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如图所示,P、Q为某地区水平地面上的两点,在P点正下方一球形区域内储藏有石油.假...

如图所示,PQ为某地区水平地面上的两点,P点正下方一球形区域内储藏有石油.假定区域周围岩石均匀分布,密度为ρ;石油密度远小于ρ,可将上述球形区域视为空腔.如果没有这一空腔,则该地区重力加速度(正常值)沿竖直方向;当存在空腔时,该地区重力加速度的大小和方向会与正常情况有微小偏离.重力加速度在原竖直方向(PO方向)上的投影相对于正常值的偏离叫做重力加速度反常”.为了探寻石油区域的位置和石油储量,常利用P点附近重力加速度反常现象.已知引力常数为G.

(1)设球形空腔体积为V,球心深度为d(远小于地球半径),求空腔所引起的Q点处的重力加速度反常;

(2)若在水平地面上半径为L的范围内发现:重力加速度反常值在δkδ(k>1)之间变化,且重力加速度反常的最大值出现在半径为L的范围的中心.如果这种反常是由于地下存在某一球形空腔造成的,试求此球形空腔球心的深度和空腔的体积.

 

(1)(2) 【解析】 (1)如果将近地表的球形空腔填满密度为ρ的岩石,则该地区重力加速度便回到正常值.因此,重力加速度反常可通过填充后的球形区域产生的附加引力来计算, mΔg① 式中m是Q点处某质点的质量,M是填充后球形区域的质量.M=ρV② 而r是球形空腔中心O至Q点的距离r=③ Δg在数值上等于由于存在球形空腔所引起的Q点处重力加速度改变的大小。Q点处重力加速度改变的方向沿OQ方向,重力加速度反常Δg′是这一改变在竖直方向上的投影 Δg′=Δg④ 联立①②③④式得Δg′=⑤ (2)由⑤式得,重力加速度反常Δg′的最大值和最小值分别为 (Δg′)max=⑥ (Δg′)min=⑦ 由题设有(Δg′)max=kδ,(Δg′)min=δ⑧ 联立⑥⑦⑧式得,地下球形空腔球心的深度和空腔的体积分别为  
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考点分析:
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如图所示,一玩滚轴溜冰的小孩(可视作质点)质量为m=30kg,他在左侧平台上滑行一段距离后平抛,恰能无碰撞地从A进入光滑竖直圆弧轨道并沿轨道下滑,AB为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0m,对应圆心角为θ=106°,平台与AB连线的高度差为h=0.8m(计算中取g=10m/s2sin53°=0.8cos53°=0.6):

1)小孩平抛的初速度;

2)小孩从离开平台到A点所用的时间;

3)若小孩运动到轨道最低点O时的速度为m/s,则小孩对轨道的压力为多少?

 

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激光已经深入到我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。

(1)如图所示,在水平面上方适当位置固定激光光源,使其发射与水平面成30°角斜向下的激光,在水平光屏上M点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖,激光光斑移至水平光屏上的N点。测得玻璃砖厚度为 d cmMNb2 cm。根据以上信息,求该玻璃砖的折射率 n

(2)为测量该激光的波长,将激光垂直射向间距为 d 的双缝(每个缝的宽度很窄,宽度可忽略),在双缝后面距离为 L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐,经测量得出5条亮条纹之间的距离为 a,求该激光的波长。

 

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要测绘额定电压为 2 V 的小灯泡的伏安特性曲线,所供选择的器材除了导线和开关外,还有以下一些器材可供选择:

A.电源 E(电动势 3.0 V,内阻不计)

B.电压表 V1(量程 0~3.0 V,内阻约 2 kΩ

C.电压表 V2(量程 0~15.0 V,内阻约 6 kΩ

D.电流表 A1(量程 0~0.6 A,内阻约

E.电流表A2(量程0~100 mA,内阻约2 Ω

F.滑动变阻器 R1(最大阻值 10 Ω

G.滑动变阻器 R2(最大阻值 2 kΩ

(1)为了减小实验误差,实验中电压表应选择________,电流表应选择_______,滑动变阻器应选择____________。(填写各器材的序号)

(2)为提高实验精度,请你设计实验电路图,并画在如图的虚线框中___________

(3)实验中测得一组数据如下表所示,根据表格中的数据在图中坐标系中作出小灯泡的伏安特性曲线______________

(4)该小灯泡的额定功率是_________W。(保留两位小数)

(5)由图像可知,小灯泡电阻的变化特点是_________________

 

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某实验小组利用下图所示的装置探究物体的加速度与力、质量的关系.

1)实验中下列做法正确的是__________

A. 平衡摩擦力后,实验就不需要满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件

B. 每次改变小车中砝码的质量后,都需要重新平衡摩擦力

C. 选取点迹清晰的纸带,必须以打的第一个点为计数起始点进行测量

D. 实验中应先接通打点计时器的电源,然后再释放小车

2)实验中由于实际绳对小车的拉力__________(选填“大于”、“等于”、“小于”)重物所受的重力,会给实验带来系统误差。为减小此误差,实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取,以下四组数据中最合理的一组是__________. (填写相应序号)

M=200gm=40g60g80g100g120g

M=200gm=30g35g40g45g50g

M=400gm=20g40g60g80g100g

M=400gm=10g15g20g25g30g

3)如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带。取计数点12345。已知打点计时器的打点周期为0. 02s,用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为3. 05cm3. 92cm4. 77cm5. 62cm,则小车运动的加速度大小a=__________m/s2. (结果保留两位有效数字)

4)如图所示为此同学在探究加速度a与力F的关系时,根据测量数据作出的a-F图象,说明实验存在的问题是____________________.

 

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如图所示,质量为m的小球A静止于光滑水平面上,在A球与墙之间用轻弹簧连接。现用完全相同的小球B以水平速度v0A相碰后粘在一起压缩弹簧。不计空气阻力,若弹簧被压缩过程中的最大弹性势能为E,从球A被碰后开始到回到原静止位置的过程中墙对弹簧的冲量大小为I,则下列表达式中正确的是(  )

A. E=      I=2 B. E=       I=2

C. E=       I= D. E=       I=

 

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