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假设宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的四颗星组成的四星系统,设其它星体...

假设宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的四颗星组成的四星系统,设其它星体对它们的引力作用可忽略.已知稳定的四星系统存在两种基本构成形式,一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,第四颗位于其中心,顶点上的三颗星沿外接于等边三角形的圆形轨道运行;另一种形式是四颗星位于正方形的四个顶点上,围绕正方形的中心做圆轨道运行.设所有星体的质量均相等,等边三角形边长和正方形边长相等,试求出这两种情况下四星系统的运动周期T1和T2之比.
明确研究对象,对研究对象受力分析,找到做圆周运动所需向心力的来源. 在四颗星组成的四星系统中,其中任意一颗星受到其它三颗星对它的合力提供圆周运动的向心力, 根据F合=mr()2,求出星体匀速圆周运动的周期. 【解析】 对于第一种形式: 其轨道半径为r1=a 由万有引力定律和向心力公式得: +2cos30°=mr1 解得:T1=2πa  ① 对于第二种形式:星体在其他三个星体的万有引力作用下围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动,其轨道半径半径r2=a 由万有引力定律和向心力公式得: +2cos45°=mr2 解得:T2=2πa② 由①②解得:= 答:这两种情况下四星系统的运动周期之比.
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考点分析:
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附加题
如图,竖直放置的斜面AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD的B端相切,C为圆弧最低点,圆弧半径为R,圆心O与A、D在同一水平面上,∠COB=θ.现有一个质量为m的小物体从A点无初速滑下,已知小物体与斜面间的动摩擦因数为μ,求:
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(2)小物体通过C点时,对C点的最大压力和最小压力.

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(1)汽车所能达到的最大速度Vm
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(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是①______
(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的瞬时速度,则该段重锤重力势能的减少量为②______,而动能的增加量为③______(保留3位有效数字,重锤质量为m).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量④______(填“大于”或“小于”)动能的增加量,原因是⑤______
(3)另一位同学根据同一条纸带,同一组数据,也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,不过他数了一下,从打点计时器打下的第一个点O数起,图中的B是打点计时器打下的第9个点,因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的瞬时速度,得到动能的增加量为⑥______(保留3位有效数字),这样他发现重力势能的减少量⑦______(填“大于”或“小于”)动能的增加量,原因是⑧______
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如图所示,倾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上,长为L、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与斜面顶端齐平.用细线将物块与软绳相连,物块由静止释放后向下运动,直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面),在此过程中( )
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A.物块的机械能逐渐增加
B.软绳的重力势能减少了manfen5.com 满分网,其机械能一定减少
C.物块重力势能的减少大于软绳克服摩擦力所做的功与物块动能增加之和
D.软绳重力势能的减少小于软绳动能的增加与软绳克服摩擦力所做的功之和
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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