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如图在同一轨道平面上的两颗人造地球卫星A、B同向绕地球做匀速圆周运动,周期分别为...

如图在同一轨道平面上的两颗人造地球卫星AB同向绕地球做匀速圆周运动,周期分别为TATB。某时刻AB和地球恰好在同一条直线上,从此时刻开始到AB和地球再次共线的时间间隔为t,下列说法中正确的是

A. AB卫星的线速度

B. AB卫星的向心加速度

C. t一定大于TA

D. t一定大于

 

D 【解析】A、设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球的质量为M,根据万有引力提供向心力,得,可得,可知卫星的轨道半径越大,线速度越小,即,故A错误;B、由,得,可知卫星的轨道半径越大,加速度越小,即,故B错误;C、D、由几何关系可知,从图中位置开始A、B和地球再次共线,可能A比B多转一圈或半圈;当两颗卫星转动角度相差2π时,即A比B多转一圈,则有,相距最近,则;当两颗卫星转动角度相差π时,即A比B多转半圈,有,则, 总之T一定大于,故C错误,D正确;故选D.
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考点分析:
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分别用abc三种颜色的光照射某金属板,当用b光照射时,发现从金属表面有光电子逸出,已知三种光的波长关系是,则下列判断正确是

A. c光照射这个金属板时,一定不会有光电子逸出

B. a光照射这个金属板时,可能没有光电子逸出

C. 如果b光的照射强度越强,相同时间内从金属表面逸出的光电子数目就会越多

D. 如果b光的照射强度越强,从金属表面逸出的光电子的动能就会越大

 

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理想实验是科学研究中的一种重要方法,是在想象中进行的实验,它把可靠事实和理性思维结合起来,可以深刻地揭示自然规律。以下实验中属于理想实验的是

A. 探究求合力方法的实验

B. 伽利略研究力和运动关系的斜面实验

C. 用打点计时器测物体加速度的实验

D. 探究加速度与力、质量之间关系的实验

 

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人类总想追求更快的速度,继上海磁悬浮列车正式运营,又有人提出了新设想“高速飞行列车”,并引起了热议。如图1所示,“高速飞行列车”拟通过搭建真空管道,让列车在管道中运行,利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力,通过磁悬浮减小摩擦阻力,最大时速可达4千公里。我们可以用高中物理知识对相关问题做一些讨论,为计算方便,取“高速飞行列车”(以下简称“飞行列车”)的最大速度为v1m=1000m/s;取上海磁悬浮列车的最大速度为v2m=100 m/s;参考上海磁悬浮列车的加速度,设“飞行列车”的最大加速度为a=0.8m/s2

(1)若“飞行列车”在北京和昆明(距离为L=2000km)之间运行,假设列车加速及减速运动时保持加速度大小为最大值,且功率足够大,求从北京直接到达昆明的最短运行时间t

(2)列车高速运行时阻力主要来自于空气阻力,因此我们采用以下简化模型进行估算:设列车所受阻力正比于空气密度、列车迎风面积及列车相对空气运动速率的平方;“飞行列车”与上海磁悬浮列车都采用电磁驱动,可认为二者达到最大速度时功率相同,且外形相同。在上述简化条件下,求在“飞行列车”的真空轨道中空气的密度与磁悬浮列车运行环境中空气密度的比值。

(3)若设计一条线路让“飞行列车”沿赤道穿过非洲大陆,如图2所示,甲站在非洲大陆的东海岸,乙站在非洲大陆的西海岸,分别将列车停靠在站台、从甲站驶向乙站(以最大速度)、从乙站驶向甲站(以最大速度)三种情况中,车内乘客对座椅压力的大小记为F1F2F3,请通过必要的计算将F1F2F3按大小排序。(已知地球赤道长度约为4×104km,一天的时间取86000s)

 

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图甲为洛伦兹力演示仪的实物照片,图乙为其工作原理图。励磁线圈为两个圆形线圈,线圈通上励磁电流I(可由电流表示数读出)后,在两线圈间可得到垂直线圈平面的匀强磁场,其磁感应强度的大小和I成正比,比例系数用k表示,I的大小可通过“励磁电流调节旋钮”调节;电子从被加热的灯丝逸出(初速不计),经加速电压U(可由电压表示数读出)加速形成高速电子束,U的大小可通过“加速电压调节旋钮”调节。玻璃泡内充有稀薄气体,在电子束通过时能够显示电子的径迹。请讨论以下问题:

(1)调整灯丝位置使电子束垂直进入磁场,电子的径迹为圆周。若垂直线圈平面向里看电子的绕行方向为顺时针,那么匀强磁场的方向是怎样的?

(2)用游标瞄准圆形电子束的圆心,读取并记录电子束轨道的直径D、励磁电流I、加速电压U。请用题目中的各量写出计算电子比荷的计算式。

(3)某次实验看到了图丙所示的电子径迹,经过调节“励磁电流调节旋钮”又看到了图丙所示的电子径迹,游标测量显示二者直径之比为21;只调节“加速电压调节旋钮”也能达到同样的效果。

a.通过计算分别说明两种调节方法是如何操作的;

b.求通过调节“励磁电流调节旋钮”改变径迹的情况中,电子沿轨道运动一周所用时间之比。

 

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在光滑水平面上存在某匀强矩形磁场区域,该磁场的方向竖直向下,磁感应强度为B,宽度为l,俯视图如图所示。一边长也为l的正方形导线框,电阻为R在水平向右的恒力作用下刚好以速度v0匀速穿过磁场区域,求:

(1)恒力的大小F

(2)导线框穿越磁场过程中产生的热量Q

 

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