2019年4月20日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射第44颗北斗导航卫星.这是北斗三号系统的首颗倾斜地球同步轨道卫星.卫星进入工作轨道并进行一系列在轨测试后,将与此前发射的18颗中圆地球轨道卫星和1颗地球同步轨道卫星进行组网运行.已知中圆地球轨道卫星运行轨道距地面的高度为h,绕地球做匀速圆周运动的加速度为a,第44颗北斗导航卫星与地球同步轨道卫星轨道距地面的高度均为H,地球半径为R,求:
(1) 第44颗北斗导航卫星绕地球做匀速圆周运动的速度大小;
(2) 地球自转周期.
(1)(2)
【解析】(1)设第44颗北斗卫星质量为m1,中圆地球轨道卫星m2,太阳质量为M,由万有引力定律、匀速圆周运动规律得:
第44颗北斗卫星
中圆地球轨道卫星
得:
(2)地球自转周期与同步卫星周期相同:
解得:
如图所示,有一原长l0=0.5 m的轻质弹簧放在水平面上,左端固定在A点,处于自然状态.现让一质量m=1 kg小物块以速度v0=3 m/s从B点向左运动,最终停在距B点l=0.4 m的C点.已知小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.25,A、B间距d=1.3 m,重力加速度g取10 m/s2,小物块大小不计,整个过程弹簧处在弹性限度内,求:
(1)小物块刚与弹簧接触时的速度大小;
(2)弹簧弹性势能的最大值.
(1)m/s(2)1.75 J
【解析】(1)小物块从B点滑到与弹簧刚接触时,设小物块的速度为v1,由动能定理
得:m/s
(2)设弹簧的最大压缩量为x,弹簧的最大弹性势能为EP,由功能关系得小物块从B点到最大压缩量的过程:
小物块从最大压缩量到C点的过程:
得:EP=1.75 J
如图所示,竖直面内有半径为2R的四分之一光滑圆弧型细杆BC和半径为R的二分之一光滑圆弧型细杆CD在最低点C平滑连接,光滑竖直细杆AB与圆弧型细杆BC在B点平滑连接.一质量为m的小球穿在直杆上,从距B点的P点由静止释放,重力加速度为g,求:
(1)小球经过C点时的速度大小;
(2)小球经过D点时细杆对小球的作用力.
(1)(2)
竖直向上
【解析】(1)小球由P到C由机械能守恒 ,解得:
.
(2)小球由C到D由动能定理:,小球在D点受力如图,由牛顿定律:
,方向:竖直向上.
如图所示,玩具手枪的枪管AB水平对准竖直墙面的C点,向墙面发射一子弹,子弹击中C点正下方墙面的D点.已知A、C的距离为20 m,子弹从枪口的出射速度为20 m/s,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)C、D两点间的距离;
(2)子弹到达D点时的速度大小.
(1)5m(2)
【解析】(1)由平抛运动规律得水平方向:,竖直方向:
,代入数据得:
.
(2)由速度合成得:,由平抛运动规律
.
某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律。主要实验步骤如下:
(ⅰ)将斜槽固定在水平桌面上,调整末端切线水平;
(ⅱ)将白纸固定在水平地面上,白纸上面放上复写纸;
(ⅲ)用重锤线确定斜槽末端在水平地面上的投影点O;
(ⅳ)让小球A紧贴定位卡由静止释放,记录小球的落地点,重复多次,确定落点的中心位置Q;
(ⅴ)将小球B放在斜槽末端,让小球A紧贴定位卡由静止释放,记录两小球的落地点,重复多次,确定A、B两小球落点的中心位置P、R;
(ⅵ)用刻度尺测量P、Q、R距O点的距离x1、x2、x3;
(ⅶ)用天平测量小球A、B质量m1、m2;
(ⅷ)分析数据,验证等式m1x2=m1x1+m2x3是否成立,从而验证动量守恒定律。
请回答下列问题
(1)步骤(ⅴ)与步骤(ⅳ)中定位卡的位置应______;
(2)步骤(ⅶ)用天平测得A的质量为17.0g。测量小球B的质量时将小球B放在天平的______盘,______盘放上一个5g砝码,游码如图乙位置时天平平衡;
(3)如图丙是步骤(ⅵ)的示意图。该同学为完成步骤(ⅷ)设计了下列表格,并进行了部分填写,请将其补充完整______,______,______。
(1). 保持不变 (2). 左 (3). 右 (4). 5.8 (5). 26.50 (6). 913.05
【解析】(1)为使入射球到达斜槽末端时的速度相等,应从同一位置由静止释放入射球,即步骤(ⅴ)与步骤(ⅳ)中定位卡的位置应保持不变。
(2)测量小球B的质量时,本着左物右码,应将小球B放在天平的左盘,右盘放上一个5g砝码。
(3)由图乙所示可知,横梁标尺分度值为0.2g,物体B的质量
m2=5g+0.8g=5.8g
由图丙所示刻度尺可知,其分度值为1mm,则
x1=26.50cm
由表中实验数据可知
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