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牛顿说:“我们必须普遍地承认,一切物体,不论是什么,都被赋予了相互引力的原理”....

牛顿说:“我们必须普遍地承认,一切物体,不论是什么,都被赋予了相互引力的原理”.任何两个物体间存在的相互作用的引力,都可以用万有引力定律计算,而且任何两个物体之间都存在引力势能,若规定物体处于无穷远处时的势能为零,则二者之间引力势能的大小为,其中m1m2为两个物体的质量, r为两个质点间的距离(对于质量分布均匀的球体,指的是两个球心之间的距离),G为引力常量.设有一个质量分布均匀的星球,质量为M,半径为R

1)该星球的第一宇宙速度是多少?

2)为了描述电场的强弱,引入了电场强度的概念,请写出电场强度的定义式.类比电场强度的定义,请在引力场中建立“引力场强度”的概念,并计算该星球表面处的引力场强度是多大?

3)该星球的第二宇宙速度是多少?

4)如图所示是一个均匀带电实心球的剖面图,其总电荷量为+Q(该带电实心球可看作电荷集中在球心处的点电荷),半径为RP为球外一点,与球心间的距离为r,静电力常量为k.现将一个点电荷-q(该点电荷对实心球周围电场的影响可以忽略)从球面附近移动到p点,请参考引力势能的概念,求电场力所做的功.

 

(1);(2);(3);(4) 【解析】 (1)设靠近该星球表面做匀速圆周运动的卫星的速度大小为,万有引力提供卫星做圆周运动的向心力 解得: ; (2)电场强度的定义式 设质量为m的质点距离星球中心的距离为r,质点受到该星球的万有引力 质点所在处的引力场强度 得 该星球表面处的引力场强度 (3)设该星球表面一物体以初速度向外抛出,恰好能飞到无穷远,根据能量守恒定律 解得: ; (4)点电荷-q在带电实心球表面处的电势能 点电荷-q在P点的电势能 点电荷-q从球面附近移动到P点,电场力所做的功 解得: .  
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考点分析:
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某同学用如图甲所示的电路测量欧姆表的内阻和电动势(把欧姆表看成一个电源).实验器材及规格如下:

电流表A1:量程为200μA,内阻为300Ω

电流表A2:量程为30mA,内阻为

定值电阻R0:阻值为9700Ω,

滑动变阻器R:阻值为050Ω

闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置,读出电流表A1A2的示数分别为I1I2.多次改变滑动触头的位置,得到的数据见下表.在图乙所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标,画出所对应的I1I2曲线;

利用所得曲线求得欧姆表的电动势E=      V,欧姆表内阻r=       Ω

将该欧姆表两个表笔短接,通过欧姆表的电流为I=           A

 

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某同学利用图示装置,验证以下两个规律:

①两物块通过不可伸长的细绳相连接,沿绳方向分速度大小相等;

②系统机械能守恒。

  PQR是三个完全相同的物块,PQ用细绳连接,放在水平气垫导轨上。物块R与轻质滑轮连接,放在细绳正中间,三个光电门分别放置于abc处,调整三个光电门的位置,能实现同时遮光。最初细线水平,现将三个物块由静止释放。(忽略R上的挡光片到轻质滑轮间的距离)

1)为了能完成实验目的,除了记录PQR三个遮光片的遮光时间t1t2t3外,还必需测量的物理量有__________

APQR的质量M                B.两个定滑轮间的距离d

CR的遮光片到c的距离H           D.遮光片的宽度x

2)根据装置可以分析出PQ的速度大小相等,则验证表达式为_______________

3)若要验证物块R沿绳方向分速度与物块P速度大小相等,则验证表达式为_______________

4)若已知当地重力加速度g,则验证系统机械能守恒的表达式为_________________________

 

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某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.

实验步骤:

将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向.

如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变050 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:

F/N
 

0
 

050
 

100
 

150
 

200
 

250
 

l/cm
 

l0
 

1097
 

1202
 

1300
 

1398
 

1505
 

 

找出F=250 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O,橡皮筋的拉力记为FOO′

在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O,将两笔尖的位置标记为AB,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB

完成下列作图和填空:

1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线.

2)测得OA=600cm,OB=760cm,FOA的大小为    N

3)根据给出的标度,作出FOAFOB的合力的图示.

4)通过比较     的大小和方向,即可得出实验结论.

 

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如图所示,空间有竖直向下的匀强电场,完全相同的两根绝缘轻质下端固定在水平地面上,在其正上方质量均为ma、b两物块均从距弹簧上端高h处自由下落,已知a物块的电荷量为+q,b物块的电荷量为-q,设地面处的重力势能为零,不计空气狙力,重力大于电场力,从释放到弹簧压缩到最短的过程中,下列说法正确的是

A.a、b两物块机械能的变化量相同

B.若释放的高度均增加相同的值,a、b两物块速度最大时所具有的重力势能均不变

C.a、b两物块速度最大时,b的重力势能大于a的重力势能

D.a、b两物块运动到最低点时,b的重力势能小于a的重力势能

 

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如图所示,质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径AB长度为2R,现将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放,然后由A点经过半圆轨道后从B冲出,在空中能上升的最大高度为h0(不计空气阻力),则

A.小球和小车组成的系统动量守恒

B.小车向左运动的最大距离为R

C.小球离开小车后做竖直上抛运动

D.小球第二次能上升的最大高度h0<h<h0

 

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