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天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可...

天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成.两星视为质点,不考虑其他天体的影响,A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示.引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T.

(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m′的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2,试求m′(用m1、m2表示);

(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式.

 

(1)设 A、B的圆轨道半径分别为、,由题意知,A、B做匀速圆周运动的角速度相同,设其为。由牛顿运动定律,有 设 A、B之间的距离为,又,由上述各式得: ,① 由万有引力定律,有: 将①代入得: 令比较可得: -② (2)由牛顿第二定律,有: ③ 又可见星 A的轨道半径: ④ 由②③④式解得: ⑤ 【解析】略  
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一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面的斜坡上的P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球,测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q,斜面的倾角为α,已知该星球半径为R,万有引力常量为G,求:

(1)该星球表面的重力加速度;

(2)该星球的密度;

(3)该星球的第一宇宙速度v;

(4)人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期T.

 

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如图所示,竖直平面内有一光滑圆弧轨道,其半径为R,平台与轨道的最高点等高,一小球从平台边缘的A处水平射出,恰能沿圆弧轨道上的P点的切线方向进入轨道内侧,轨道半径OP与竖直线的夹角为45°,重力加速度为g,试求:

(1)小球从平台上的A点射出时的速度v0

(2)小球从平台上射出点A到圆轨道入射点P之间的距离S;

 

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如图所示,一个人用一根长1 m、只能承受74 N拉力的绳子,拴着一个质量为1 kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面h=6 m.转动中小球在最低点时绳子恰好断了.(取g=10 m/s2)

(1)绳子断时小球运动的角速度多大?

(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离是多少?

 

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在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中,如图甲所示,悬点刚好与一个竖直的刻度尺零刻度线对齐.将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使钢球静止时刚好位于圆心.用手带动钢球,设法使它刚好沿纸上某个半径为r的圆周运动,钢球的质量为m,重力加速度为g.

①用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动中需要的向心力表达式为=______

②通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的高度为h,那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为F=______

③改变小球做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示的关系图象,可以达到粗略验证向心力表达式的目的,该图线的斜率表达式为______

 

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在探究平抛运动的规律时,可以选用图甲所示的各种装置图,以下操作合理的是(  

A.选用装置1研究平抛物体竖直分运动,应该用眼睛看A.B两球是否同时落地

B.选用装置2时,要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹,竖直管上端A一定要低于水面

C.选用装置3时,要获得钢球的平抛轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球

D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动的每秒十几帧至几十帧的照片,获得平抛轨迹

 

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