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土星周围有许多大小不等的岩石颗粒,其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗...

土星周围有许多大小不等的岩石颗粒,其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒AB与土星中心的距离分别为rA=8.0×104 kmrB=1.2×105 km,忽略所有岩石颗粒间的相互作用。(结果可用根式表示),求∶

(1)岩石颗粒AB的线速度之比。

(2)岩石颗粒AB的周期之比。

(3)土星探测器上有一物体,在地球上重为10 N,推算出它在距土星中心3.2×105 km处受到土星的引力为0.38 N。已知地球半径为6.4×103 km,请估算土星质量是地球质量的多少倍?

 

(1) (2) (3)95 【解析】 (1)设土星质量为M0,颗粒质量为m,颗粒距土星中心距离为r,线速度为v,根据牛顿第二定律和万有引力定律得:G 解得: 对于AB两颗粒分别有: 联立可得: (2)设颗粒绕土星做圆周运动的周期为T,则 对于A、B两颗粒分别有: 联立可得∶ (3)设地球质量为M,地球半径为r0,地球上物体的重力可视为万有引力,探测器上物体质量为m0,在地球表面重力为G0,距土星中心r0′=3.2×105 km处的引力为G0′,根据万有引力定律: 联立可得∶ 倍  
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考点分析:
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如图所示,有一条长为的均匀金属链条,有一半长度在光滑的足够高的斜面上,斜面顶端是一个很小的圆弧,斜面倾角为,另一半长度竖直下垂在空中,链条由静止释放后开始滑动,则链条刚好全部滑出斜面时的速度为()(  )

A. B. C. D.

 

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如图所示,粗细均匀,两端开口的U形管内装有同种液体,开始时两边液面高度差为h,管中液柱总长度为4h,后来让液体自由流动,当两液面高度相等时,右侧液面下降的速度大小是(  )

A. B. C. D.

 

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如图所示,B是质量为2m、半径为R的光滑半球形碗,放在光滑的水平桌面上.A是质量为m的细长直杆,光滑套管D被固定,A可以自由上下运动,物块C的质量为m,紧靠半球形碗放置.初始时,A杆被握住,使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触(如图).然后从静止开始释放AABC便开始运动.求:

(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时,长直杆竖直方向的速度和BC水平方向的速度;

(2)运动的过程中,长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度.

 

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如图,AB两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,BC两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上.现用手控制住A,并使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行.已知A的质量为4mBC的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计.开始时整个系统处于静止状态.释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时,C恰好离开地面.求:

1)斜面倾角=?

2A获得的最大速度为多少?

 

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如图所示,固定在水平面上的光滑斜面倾角为30°,质量分别为Mm的两个物体AB通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧,斜面底端有一与斜面垂直的挡板.开始时用手按住物体A,此时A与挡板的距离为sB静止于地面,滑轮两边的细绳恰好伸直,且弹簧处于原长状态.已知M=2m,空气阻力不计.松开手后,关于二者的运动下列说法中正确的是(  )

A.AB组成的系统机械能守恒

B.A的速度最大时,B与地面间的作用力为零

C.A恰好能到达挡板处,则此时B的速度为零

D.A恰好能到达挡板处,则此过程中重力对A做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体B的机械能增加量之和

 

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