2022 年 3 月,中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约 的 “ 天宫二号 ” 空间站上通过天地连线,为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到,在近地圆轨道上飞行的 “ 天宫二号 ” 中,航天员可以自由地漂浮,这表明他们( )
A .所受地球引力的大小近似为零
B .所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C .所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D .在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
C
【详解】 ABC .航天员在空间站中所受万有引力完全提供做圆周运动的向心力,飞船对其作用力等于零,故 C 正确, AB 错误;
D .根据万有引力公式
可知在地球表面上所受引力的大小大于在飞船所受的万有引力大小,因此地球表面引力大于其随飞船运动所需向心力的大小,故 D 错误。
故选 C 。
如图,一不可伸长轻绳两端各连接一质量为 m 的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长 L 。一大小为 F 的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距 时,它们加速度的大小均为( )
A . B . C . D .
A
【详解】当两球运动至二者相距 时, , 如图所示
由几何关系可知
设绳子拉力为 ,水平方向有
解得
对任意小球由牛顿第二定律可得
解得
故 A 正确, BCD 错误。
故选 A 。
固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环,小环从大圆环顶端 P 点由静止开始自由下滑,在下滑过程中,小环的速率正比于( )
A .它滑过的弧长
B .它下降的高度
C .它到 P 点的距离
D .它与 P 点的连线扫过的面积
C
【详解】如图所示
设圆环下降的高度为 ,圆环的半径为 ,它到 P 点的距离为 ,根据机械能守恒定律得
由几何关系可得
联立可得
可得
故 C 正确, ABD 错误。
故选 C 。
一点光源以 113W 的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为 6 × 10 - 7 m 的光,在离点光源距离为 R 处每秒垂直通过每平方米的光子数为 3 × 10 14 个。普朗克常量为 h = 6.63 × 10 - 34 J × s 。 R 约为( )
A . 1 × 10 2 m B . 3 × 10 2 m C . 6 × 10 2 m D . 9 × 10 2 m
B
【详解】一个光子的能量为
E = hν
ν 为光的频率,光的波长与频率有以下关系
c = λν
光源每秒发出的光子的个数为
P 为光源的功率,光子以球面波的形式传播,那么以光源为原点的球面上的光子数相同,此时距光源的距离为 R 处,每秒垂直通过每平方米的光子数为 3 × 10 14 个,那么此处的球面的表面积为
S = 4π R 2
则
联立以上各式解得
R ≈ 3 × 10 2 m
故选 B 。
安装适当的软件后,利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度 B 。如图,在手机上建立直角坐标系,手机显示屏所在平面为 xOy 面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量,每次测量时 y 轴指向不同方向而 z 轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知( )
测量序号 | B x /μT | B y /μT | B z /μT |
1 | 0 | 21 | - 45 |
2 | 0 | - 20 | - 46 |
3 | 21 | 0 | - 45 |
4 | - 21 | 0 | - 45 |
A .测量地点位于南半球
B .当地的地磁场大小约为 50μT
C .第 2 次测量时 y 轴正向指向南方
D .第 3 次测量时 y 轴正向指向东方
BC
【详解】 A .如图所示
地球可视为一个磁偶极,磁南极大致指向地理北极附近,磁北极大致指向地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线(磁轴)与地球的自转轴大约成 11.3 度的倾斜。由表中 z 轴数据可看出 z 轴的磁场竖直向下,则测量地点应位于北半球, A 错误;
B .磁感应强度为矢量,故由表格可看出此处的磁感应强度大致为
计算得
B ≈ 50μT
B 正确;
CD .由选项 A 可知测量地在北半球,而北半球地磁场指向北方斜向下,则第 2 次测量,测量 ,故 y 轴指向南方,第 3 次测量 ,故 x 轴指向北方而 y 轴则指向西方, C 正确、 D 错误。
故选 BC 。
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