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【題目】(1)牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后,在卡文迪許生活的年代,地球的半徑經(jīng)過測量和計(jì)算已經(jīng)知道約6400千米,因此卡文迪許測出引力常量G后,很快通過計(jì)算得出了地球的質(zhì)量。1798年,他首次測出了地球的質(zhì)量數(shù)值,卡文迪許因此被人們譽(yù)為“第一個(gè)稱地球的人”。若已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,萬有引力常量為G,忽略地球的自轉(zhuǎn)。
a.求地球的質(zhì)量;
b.若一衛(wèi)星在距地球表面高為h的軌道上繞地球作勻速圓周運(yùn)動,求該衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的周期;
(2)牛頓時(shí)代已知如下數(shù)據(jù):月球繞地球運(yùn)行的周期T、地球半徑R、月球與地球間的距離60R、地球表面的重力加速度g。牛頓在研究引力的過程中,為了驗(yàn)證地面上物體的重力與地球吸引月球的力是同一性質(zhì)的力,同樣遵從與距離的平方成反比規(guī)律的猜想,他做了著名的“月地檢驗(yàn)”:月球繞地球近似做勻速圓周運(yùn)動。牛頓首先從運(yùn)動學(xué)的角度計(jì)算出了月球做勻速圓周運(yùn)動的向心加速度;接著他設(shè)想,把一個(gè)物體放到月球軌道上,讓它繞地球運(yùn)行,假定物體在地面受到的重力和在月球軌道上運(yùn)行時(shí)受到的引力,都是來自地球的引力,都遵循與距離的平方成反比的規(guī)律,他又從動力學(xué)的角度計(jì)算出了物體在月球軌道上的向心加速度。上述兩個(gè)加速度的計(jì)算結(jié)果是一致的,從而證明了物體在地面上所受的重力與地球吸引月球的力是同一性質(zhì)的力,遵循同樣規(guī)律的設(shè)想。根據(jù)上述材料:
a.請你分別從運(yùn)動學(xué)的角度和動力學(xué)的角度推導(dǎo)出上述兩個(gè)加速度的表達(dá)式;
b.已知月球繞地球做圓周運(yùn)動的周期約為T=2.4×106s,地球半徑約為R=6.4×106m,取π2=g.結(jié)合題中的已知條件,求上述兩個(gè)加速度的比值,并得出合理的結(jié)論。
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【題目】一圓筒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與筒的軸平行,筒的橫截面如圖所示。圖中直徑MN的兩端分別開有小孔。筒繞其中心軸以角速度ω0順時(shí)針轉(zhuǎn)動。一帶電粒子從小孔M沿MN方向射入筒內(nèi)(圖中未畫出),當(dāng)筒轉(zhuǎn)過90時(shí),該粒子恰好從小孔N飛出圓筒。若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞,不計(jì)粒子重力。
(1)求帶電粒子的比荷;
(2)若粒子速率不變,在該截面內(nèi),粒子從小孔M射入時(shí)的運(yùn)動方向與MN成30,粒子仍未與筒壁發(fā)生碰撞而從某小孔飛出,求圓筒的角速度ω。
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【題目】如圖甲所示,在傾角為θ的斜面上,沿斜面方向鋪兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌足夠長,兩導(dǎo)軌間的距離為L,兩者的頂端a和b用阻值為R的電阻相連。在導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌放一質(zhì)量為m,電阻為r的金屬桿cd.金屬桿始終與導(dǎo)軌連接良好,其余電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場的方向垂直斜面向上,重力加速度為g。現(xiàn)讓金屬桿從水平虛線位置處由靜止釋放,金屬桿下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直,金屬桿下滑的位移為x時(shí),剛好達(dá)到最大速度。
(1)由d向c方向看到的平面圖如圖乙所示,請?jiān)诖藞D中畫出金屬桿下滑過程中某時(shí)刻的受力示意圖,并求金屬桿下滑的最大速度vm;
(2)求從金屬桿開始下滑到剛好達(dá)到最大速度的過程中,電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)金屬桿作切割磁感線運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,此時(shí)金屬桿即為電路中的電源,其內(nèi)部的非靜電力就是運(yùn)動的自由電荷在沿桿方向受到的洛侖茲力,而所有運(yùn)動的自由電荷在沿垂直金屬桿方向受到的洛侖茲力的合力即為安培力.在金屬桿達(dá)到最大速度vm后繼續(xù)下滑的過程中,請根據(jù)電動勢的定義推導(dǎo)金屬桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E。
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【題目】(1)在做“用油膜法測分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí),利用油酸分子的特性,易在水面上形成_______(選填“單層”或“多層”)分子油膜,在某次實(shí)驗(yàn)中,將含有純油酸體積為V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上,形成面積為S的油酸薄膜,則由此可估測出油酸分子的直徑為_______。
(2)“研究平拋物體的運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)的裝置如圖甲所示.鋼球從斜槽上滾下,經(jīng)過水平槽飛出后做平拋運(yùn)動.每次都使鋼球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,在小球運(yùn)動軌跡的某處用帶孔的卡片迎接小球,使球恰好從孔中央通過而不碰到邊緣,然后對準(zhǔn)孔中央在白紙上記下一點(diǎn)。通過多次實(shí)驗(yàn),在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個(gè)位置,用平滑曲線連起來就得到鋼球做平拋運(yùn)動的軌跡.
①實(shí)驗(yàn)所需的器材有:白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、重錘線、有孔的卡片,除此之外還需要的一項(xiàng)器材是______
A.天平 B.秒表 C.刻度尺
②在此實(shí)驗(yàn)中,小球與斜槽間有摩擦______(選填“會”或“不會”)使實(shí)驗(yàn)的誤差增大;如果斜槽末端點(diǎn)到小球落地點(diǎn)的高度相同,小球每次從斜槽滾下的初始位置不同,那么小球每次在空中運(yùn)動的時(shí)間______(選填“相同”或“不同”)
③在實(shí)驗(yàn)中,在白紙上建立直角坐標(biāo)系的方法是:使斜槽末端的切線水平,小球在槽口時(shí),在白紙上記錄球的重心在豎直木板上的水平投影點(diǎn)O,作為小球做平拋運(yùn)動的起點(diǎn)和所建坐標(biāo)系的原點(diǎn),接下來應(yīng)該選擇的步驟是______
A.利用懸掛在槽口的重錘線畫出過O點(diǎn)向下的豎直線為y軸.取下白紙,在紙上畫出過O點(diǎn),與y軸垂直、方向向右的直線為x軸.
B.從O點(diǎn)向右作出水平線為x軸.取下白紙,在紙上畫出過O點(diǎn),與x軸垂直、方向向下的直線為y軸.
④如圖乙所示是在實(shí)驗(yàn)中記錄的一段軌跡。已知小球是從原點(diǎn)O水平拋出的,經(jīng)測量A點(diǎn)的坐標(biāo)為(40cm,20cm),g取10m/s2,則小球平拋的初速度v0=_________m/s,若B點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xB=60cm,則B點(diǎn)縱坐標(biāo)為yB=_________m。
⑤一同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中采用了如下方法:如圖丙所示,斜槽末端的正下方為O點(diǎn).用一塊平木板附上復(fù)寫紙和白紙,豎直立于正對槽口前的O1處,使小球從斜槽上某一位置由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下痕跡A.將木板向后平移至O2處,再使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下痕跡B.O、O1間的距離為x1,O、O2間的距離為x2,A、B間的高度差為y.則小球拋出時(shí)的初速度v0為________
A. B. C. D.
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【題目】某同學(xué)學(xué)習(xí)了歐姆表原理后,想自己設(shè)計(jì)并改裝一個(gè)歐姆表.他手上有如下器材:量程100μA、內(nèi)阻500Ω的電流計(jì);電動勢1.5v的一節(jié)干電池;滑動變阻器、電阻箱和若干定值電阻。他設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)時(shí)他將兩表筆短接,電流計(jì)指針滿偏時(shí),他計(jì)算出電路中的總電阻為15kΩ,然后他將一個(gè)10Ω和20Ω的電阻分別接到兩表筆之間時(shí),發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針指示的位置幾乎一樣,很難區(qū)分。進(jìn)一步研究后他認(rèn)為,只有所測電阻與歐姆表總內(nèi)阻相當(dāng)時(shí),測量結(jié)果才比較準(zhǔn)確。為此他想到了將小量程電流表改裝成大量程電流表的方法,設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路,并聯(lián)電阻R1后,可使干路電流是流經(jīng)電流計(jì)電流的n倍。若要測量阻值約20Ω的電阻,n的取值最合適的是( )
A. n=10000 B. n=1000
C. n=100 D. n=10
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【題目】2017年11月30日,國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了中國首顆暗物質(zhì)探測衛(wèi)星“悟空”的首批成果:發(fā)現(xiàn)太空中的反常電子信號。“悟空”采用的是由中國科學(xué)家自主提出的分辨粒子種類的新探測技術(shù)方法,既能探測低能區(qū),也能探測高能區(qū),特別是首次走進(jìn)能量為1TeV(1TeV=1.0×1012eV,e=1.6×10-19C)以上的“無人區(qū)”,“悟空”首次直接測量到了能譜在1TeV處的“拐折”及在1.4TeV處的“尖峰”。從目前數(shù)據(jù)分析來看,產(chǎn)生“奇異”電子信號的來源很可能是暗物質(zhì)湮滅或衰變。如果進(jìn)一步證實(shí)了這種觀點(diǎn),人們就可以根據(jù)“悟空”的探測結(jié)果獲知暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量和湮滅率。結(jié)合上述信息,下列說法正確的是( )
A. “拐折”處的電子宇宙射線粒子的能量高達(dá)1.6×1031 J
B. 電子宇宙射線從地球赤道上空垂直射向地面時(shí),在地球磁場的作用下會向西偏轉(zhuǎn)
C. 假設(shè)暗物質(zhì)湮滅虧損的質(zhì)量為Δm,則湮滅過程中釋放的能量為ΔE=Δmc(c為光在真空中的傳播速度)
D. 若暗物質(zhì)衰變的規(guī)律與普通放射性元素相同,則其半衰期隨溫度的升高而減小
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【題目】如圖所示,將質(zhì)量為m的滑塊無初速地輕放在傾角為α的固定斜面上,滑塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,則( )
A. 若μ﹥tanα,則滑塊保持靜止,且斜面對滑塊的支持力為N=μmg
B. 若μ﹥tanα,則滑塊保持靜止,且滑塊受到的摩擦力為f=μmgcosα
C. 若μ﹤tanα,則滑塊加速下滑,且滑塊下滑時(shí)的加速度為a=g(sinα+μcosα)
D. 若μ﹤tanα,則滑塊加速下滑,且滑塊下滑時(shí)的加速度為a=g(sinα-μcosα)
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【題目】如圖所示,真空中兩細(xì)束平行單色光a和b從一透明半球的左側(cè)以相同速率沿半球的平面方向向右移動,光始終與透明半球的平面垂直。當(dāng)b光移動到某一位置時(shí),兩束光都恰好從透明半球的左側(cè)球面射出(不考慮光在透明介質(zhì)中的多次反射后再射出球面)。此時(shí)a和b都停止移動,在與透明半球的平面平行的足夠大的光屏M上形成兩個(gè)小光點(diǎn).已知透明半球的半徑為R,對單色光a的折射率為n1= ,光束a和光束b之間的距離為 ,光屏M到透明半球的平面的距離為L=( + )R,不考慮光的干涉和衍射,真空中光速為c,求:
(1)單色光b在該透明半球的折射率。
(2)兩束光從透明半球的平面入射直至到達(dá)光屏傳播的時(shí)間差△t。
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【題目】一根質(zhì)量為m=0.04kg,電阻R=0.5Ω的導(dǎo)線繞成一個(gè)匝數(shù)為n=10匝,高為h=0.05m的矩形線圈,將線圈固定在一個(gè)質(zhì)量為M=0.06kg,長度與線圈等長的小車上,如圖甲所示。線圈和小車一起沿光滑水平面并以初速度v1=2m/s進(jìn)入垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T,運(yùn)動過程中線圈平面和磁場方向始終垂直。小車的水平長度l=10cm,磁場的寬度d=20cm。
圖甲 圖乙
(1)求小車剛進(jìn)入磁場時(shí)線圈中的電流方向和線圈所受安培力的大小
(2)求小車由位置2運(yùn)動到位置3的過程中,線圈產(chǎn)生的熱量Q
(3)在圖乙中畫出小車從剛進(jìn)磁場位置1運(yùn)動到位置3的過程中速度v隨小車的位移x變化的圖像
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【題目】為測定待測電阻Rx的阻值(約為9000Ω),實(shí)驗(yàn)室提供如下器材:
電池組E:電動勢3 V,內(nèi)阻不計(jì);
電壓表V:量程6.0V,內(nèi)阻很大;
電流表A1:量程0~15 mA,內(nèi)阻約為100 Ω;
電流表A2:量程0~300 μA,內(nèi)阻為1 000 Ω;
滑動變阻器R1:阻值范圍0~20 Ω,額定電流2 A;
定值電阻R2:阻值為2000Ω,額定電流10 mA;
定值電阻R3:阻值為200 Ω,額定電流0.1 A;
開關(guān)S、導(dǎo)線若干.
(1)為了準(zhǔn)確地測量Rx的阻值,某同學(xué)已經(jīng)設(shè)計(jì)出了大致的電路,但電表和電阻代號還未填入,請你幫他將正確的電表代號填入_________ 內(nèi),并將正確的電阻代號填在對應(yīng)電阻的下方:
(2) 調(diào)節(jié)滑動變阻器R1,兩表的示數(shù)如圖乙所示,可讀出電流表A1的示數(shù)是________mA,電流表A2的示數(shù)是________μA,則待測電阻Rx的阻值是
________×103Ω(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)).
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