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在物理学中,常常用等效替代、类比、微小量放大等方法来研究问题.如在牛顿发现万有引...

在物理学中,常常用等效替代、类比、微小量放大等方法来研究问题.如在牛顿发现万有引力定律一百多年后,卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了万有引力常量G的数值,如图所示是卡文迪许扭秤实验示意图.卡文迪许的实验常被称为是称量地球质量的实验,因为由G的数值及其它已知量,就可计算出地球的质量,卡文迪许也因此被誉为第一个称量地球的人.

1)若在某次实验中,卡文迪许测出质量分别为m1m2相距为r的两个小球之间引力的大小为F,求万有引力常量G

2)若已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,万有引力常量为G,忽略地球自转的影响,请推导出地球质量及地球平均密度的表达式.

 

(1)万有引力常量为. (2)地球质量为,地球平均密度的表达式为 【解析】试题分析:根据万有引力定律,化简可得万有引力常量G; 在地球表面附近的物体受到重力等于万有引力,可以解得地球的质量M,地球的体积为V=,根据密度的定义,代入数据可以计算出地球平均密度. 【解析】 (1)根据万有引力定律有: 解得: (2)设地球质量为M,在地球表面任一物体质量为m,在地球表面附近满足: 得地球的质量为:M= 地球的体积为:V= 解得:地球的密度为: 答:(1)万有引力常量为. (2)地球质量为,地球平均密度的表达式为.  
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考点分析:
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某同学利用下图装置来做验证机械能守恒定律实验

1)现有器材:打点计时器、学生电源、铁架台(包括铁夹)、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干和开关,其中此实验不需要使用的器材是

2)如果实验室中供实验选择的重物有:A是质量为50g的塑料球,B是质量为500g的铁球,则本实验应选用     ;(选填AB

3)若实验中所用重锤的质量m=0.3kg,打点计时器所用电源的频率为50Hz,正确操作得到的纸带如图乙所示,O点对应重锤开始下落的时刻,另选连续的三个计时点ABC作为测量的点,图中的数据分别为计数点ABC到起始点O的距离,取重力加速度g=9.8m/s2,则打点计时器在打B点时,重锤的速度大小是     m/s,从初始位置O到打下计数点B的过程中,重锤的重力势能的减少量为     J(结果都保留两位有效数字)

4)在数据处理中,该同学发现物体重力势能的减少量△Ep总是     (选填大于”“等于小于)物体动能的增加量△Ek,主要原因是     (填选项前的字母)

A.选用的重锤质量过大

B.没用天平称重物质量

C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力.

 

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如图甲所示,质量m=2kg的物体以100J的初动能在粗糙的水平地面上滑行,其动能Ek随位移S变化的关系图象如图乙所示,则下列判断中正确的是( )

A. 物体运动的总位移大小为10m

B. 物体运动的加速度大小为10m/s2

C. 物体运动的初速度大小为10m/s

D. 物体所受的摩擦力大小为10N

 

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如图所示,一个电影替身演员准备跑过一个屋顶,然后水平跳跃并离开屋顶,在下一个建筑物的屋顶上着地.如果他在屋顶跑动的最大速度是4.5m/s,那么下列关于他能否安全跳过去的说法正确的是(该过程可把他看作质点,不计空气阻力,g取9.8m/s2)(  )

A.他安全跳过去是可能的

B.他安全跳过去是不可能的

C.如果要安全跳过去,他在屋顶跑动的速度不能小于6.2m/s

D.如果要安全跳过去,他在空中的飞行时间需要1s

 

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如图所示,A、B两球质量相等,A球用不能伸长的轻绳系于O点,B球用轻弹簧系于O′点,O与O′点在同一水平面上,分别将A、B球拉到与悬点等高处,使绳和轻弹簧均处于水平,弹簧处于自然状态,将两球分别由静止开始释放,当两球达到各自悬点的正下方时,两球仍处于同一水平面上,则(  )

A.两球到达各自悬点的正下方时,A球动能较大

B.两球到达各自悬点的正下方时,B球动能较大

C.两球到达各自悬点的正下方时,两球动能相等

D.两球到达各自悬点的正下方时,两球损失的重力势能相等

 

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如图所示,A、B两颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,下列说法正确的是(  )

A.线速度大小关系:vA>vB

B.线速度大小关系:vA<vB

C.周期关系:TA<TB

D.周期关系:TA>TB

 

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