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万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。用弹簧秤称量一...

万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量,随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M,自转周期为T,万有引力常量为G。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时,弹簧秤的读数是F0

(1)若在北极上空高出地面h处称量,弹簧秤读数为F1,求比值的表达式,并就h=1.0%R的情形算出具体数值(计算结果保留两位有效数字);

(2)若在赤道地面称量,弹簧秤读数为F2,求比值的表达式。

 

(1)0.98;(2) 【解析】 根据万有引力等于重力得出比值的表达式,并求出具体的数值.在赤道,由于万有引力的一个分力等于重力,另一个分力提供随地球自转所需的向心力,根据该规律求出比值的表达式. (1)在地球北极点不考虑地球自转,则秤所称得的重力则为其万有引力,于是①,②,由公式①②可以得出:. (2)由于③,①和③可得:
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一名宇航员到达半径为R、密度均匀的某星球表面,做如下实验:用不可伸长的轻绳拴一个质量为m的小球,上端固定在O点,如图甲所示,在最低点给小球某一初速度,使其绕O点在竖直面内做圆周运动,测得绳的拉力大小F随时间t的变化规律如图乙所示。F1F2已知,引力常量为G,忽略各种阻力。求:

(1)星球表面的重力加速度;

(2)星球的密度。

 

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据报道,一法国摄影师拍到天宫一号空间站飞过太阳的瞬间。照片中,天宫一号的太阳帆板轮廓清晰可见。如图所示,假设天宫一号正以速度v =7.7km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端MN的连线垂直,MN间的距离L =20m,地磁场的磁感应强度垂直于vMN所在平面的分量B=1.0×105 T,将太阳帆板视为导体。

(1)求MN间感应电动势的大小E

(2)在太阳帆板上将一只“1.5V、0.3W”的小灯泡与MN相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻.试判断小灯泡能否发光,并说明理由;

(3)取地球半径R=6.4×103 km,地球表面的重力加速度g = 9.8 m/s2,试估算天宫一号距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)。

 

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我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后,与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动,已知地球的半径为R,地球表面处重力加速度为g,且不考虑地球自转的影响。则组合体运动的线速度大小为__________,向心加速度大小为___________

 

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如图所示,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点,MN为轨道短轴的两个端点,运行的周期为,若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从PMQN的运动过程中  

A. PM所用的时间等于

B. QN阶段,机械能逐渐变大

C. PQ阶段,速率逐渐变小

D. MN阶段,万有引力对它先做负功后做正功

 

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天舟一号货运飞船于2017420日在文昌航天发射中心成功发射升空,与天宫二号空间实验室对接前,天舟一号在距离地面约380 km的圆轨道上飞行,则其

A. 角速度小于地球自转角速度

B. 线速度小于第一宇宙速度

C. 周期小于地球自转周期

D. 向心加速度小于地面的重力加速度

 

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