2019年 1月 3日,嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面,并通过“鹊桥”中继卫星传回了世界上第一张近距离拍摄月球背面的图片。此次任务实现了人类探测器首次在月球背面软着陆、首次在月球背面通过中继卫星与地球通讯,因而开启了人类探索月球的新篇章。嫦娥四号探测器在靠近月球表面时先做圆周运动进行充分调整,最终到达离月球表面很近的着陆点。为了尽可能减小着陆过程中月球对飞船的冲击力,探测器在距月面非常近的距离处进行多次调整减速,离月面高h处开始悬停(相对月球速度为零),对障碍物和坡度进行识别,并自主避障。然后关闭发动机,仅在月球重力作用下竖直下落,探测器与月面接触前瞬间相对月球表面的速度为v,接触月面时通过其上的“四条腿”缓冲,平稳地停在月面,缓冲时间为t,如图所示。已知月球的半径R,探测器质量为m0,引力常量为G。
(1)求月球表面的重力加速度;
(2)求月球的第一宇宙速度;
(3)求月球对探测器的平均冲击力F的大小。
跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一,如图为一简化后的跳台滑雪的雪道示意图。助滑坡由AB和BC组成,AB为斜坡,BC为R=10m的圆弧面,二者相切于B点,与水平面相切于C,AC间的竖直高度差为h1=40m,CD为竖直跳台。运动员连同滑雪装备总质量为80kg,从A点由静止滑下,通过C点水平飞出,飞行一段时间落到着陆坡DE上的E点。运动员运动到C点时的速度是20m/s,CE间水平方向的距离x=40m。不计空气阻力,取g=10m/s2。求:
(1)运动员从A点滑到C点过程中阻力做的功;
(2)运动员到达C点时对滑道的压力大小;
(3)运动员落到E点时的瞬时速度大小。
如图甲,匀强电场的电场强度为E,电场中沿电场线方向上两点A和B距离为d,设A和B两点间电势差为UAB,
(1)一个点电荷q从A点移动到B点,请你用功的定义、电场力做功与电势差的关系证明。
(2)某一带正电的点电荷周围的电场线如图乙所示,其中一条电场线上的三点M、N、P,N是MP的中点。请你判断M、N两点间电势差UMN与N、P两点间电势差UNP是否相等,并阐述你的理由。
电流传感器可以像电流表一样测量电流。不同的是它的反应非常快,可以捕捉到瞬间的电流变化。此外,由于它与计算机相连,还能显示出电流随时间变化的I-t图像。如图甲所示连接电路。直流电源电动势8V,内阻可忽略,电容器可选几十微法的电解电容器。先使开关S与1端相连,电源向电容器充电,这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像,一位同学得到的I-t图像如图乙所示。
(1)在图乙I-t图中用阴影标记了一个竖立的狭长矩形(在图的1s附近),这个阴影面积的物理意义是_______________。
(2)根据I-t图像可估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量为 __________________。
(3)如果不改变电路其他参数,只增大电阻R,充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将___________(填“增大、不变、变小”);充电时间将_______________(填“变长、不变、变短”)。
用图甲所示的电路,测定一节旧干电池的电动势和内电阻。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
双量程电流表:A(量程0~0.6A,0~3A)
双量程电压表:V(量程0~3V,0~15V)
滑动变阻器:R1(阻值范围0~10Ω,额定电流2A)
滑动变阻器:R2(阻值范围0~100Ω,额定电流1A)
(1)为了调节方便,测量精度更高,实验中应选用电流表的量程为________A,应选用滑动变阻器_______________(填写滑动变阻器符号)。
(2)通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U,将它们描绘在图中,利用这些数据点在图乙中画出U-I图线______________。
(3)由图线可以得出此干电池的电动势E=_________V,内电阻r=________Ω(保留2位小数)。
某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,质子先被某匀强电场加速到具有较高的能量,然后被引向轰击肿瘤,杀死其中的恶性细胞,如图所示。若质子的加速长度为d =4.0m,要使质子由静止被加速到v =1.0×107m/s,已知质子质量为m=1.67×10-27kg,质子电量为e=1.60×10-19C,则下列说法不正确的是
A.由以上信息可以推算该加速电场的电压
B.由以上信息可以推算该加速电场的电场强度
C.由以上信息不可以推算该质子加速后的电势能
D.由以上信息可以判断出运动过程中质子所受电场力做正功,电势能增加