進(jìn)入高中后,很多新生有這樣的心理落差,比自己成績優(yōu)秀的大有人在,很少有人注意到自己的存在,心理因此失衡,這是正常心理,但是應(yīng)盡快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。高一頻道為正在努力學(xué)習(xí)的你整理了《高一物理課時作業(yè)及答案》,希望對你有幫助!
【篇一】
一、選擇題
1.關(guān)于我國發(fā)射的“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星的說法,正確的是()
A.若其質(zhì)量加倍,則軌道半徑也要加倍
B.它在北京上空運行,故可用于我國的電視廣播
C.它以第一宇宙速度運行
D.它運行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同
解析:選D.由GMmr2=mv2r知軌道半徑與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān),A錯;同步衛(wèi)星軌道必須和赤道平面重合,即衛(wèi)星只能在赤道上空,不能在北京上空,B錯;其運行速度小于第一宇宙速度,C錯;同步衛(wèi)星必和地球自轉(zhuǎn)的角速度相同,D對.
2.關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問題,下列說法中正確的是()
A.在發(fā)射過程中向上加速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象
B.在降落過程中向下減速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象
C.進(jìn)入軌道后做勻速圓周運動,產(chǎn)生失重現(xiàn)象
D.失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的
解析:選ABC.超、失重是一種表象,是從重力和彈力的大小關(guān)系而定義的.當(dāng)向上加速時超重,向下減速時(a方向向上)也超重,故A、B正確.衛(wèi)星做勻速圓周運動時,萬有引力完全提供向心力,衛(wèi)星及衛(wèi)星內(nèi)的物體皆處于完全失重狀態(tài),故C正確.失重的原因是重力(或萬有引力)使物體產(chǎn)生了加速度,故D錯.
3.2013年6月我國發(fā)射的“神舟十號”飛船與目標(biāo)飛行器“天宮一號”成功完成交會對接.若二者對接前在各自穩(wěn)定圓周軌道運行的示意圖如圖所示,二者運行方向相同,視為做勻速圓周運動,下列說法中正確的是()
A.為使“神舟十號”與“天宮一號”對接,可在當(dāng)前軌道位置對“神舟十號”適當(dāng)加速
B.“天宮一號”所在處的重力加速度比“神舟十號”大
C.“天宮一號”在發(fā)射入軌后的橢圓軌道運行階段,近地點的速度大于遠(yuǎn)地點的速度
D.在“天宮一號”內(nèi),太空健身器、體重計、溫度計都可以正常使用
解析:選AC.神舟十號適當(dāng)加速后做離心運動可與天宮一號對接,選項A正確.由于天宮一號距地面較遠(yuǎn),所以天宮一號所在處的重力加速度比神舟十號小,選項B錯.由機械能守恒定律可知,“天宮一號”在發(fā)射入軌后的橢圓軌道運行階段,近地點的速度大于遠(yuǎn)地點的速度,選項C正確.在“天宮一號”內(nèi),處于完全失重狀態(tài),體重計不可以正常使用,選項D錯.
4.研究表明,地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢,3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時.假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去,地球的其他條件都不變,未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比()
A.距地面的高度變大B.向心加速度變大
C.線速度變大D.角速度變大
解析:選A.A.地球的自轉(zhuǎn)周期變大,則地球同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期變大.由GMmR+h2=m4π2T2(R+h),得h=3GMT24π2-R,T變大,h變大,A正確.
B.由GMmr2=ma,得a=GMr2,r增大,a減小,B錯誤.
C.由GMmr2=mv2r,得v=GMr,r增大,v減小,C錯誤.
D.由ω=2πT可知,角速度減小,D錯誤.
5.如圖所示,在同一軌道平面上的幾顆人造地球衛(wèi)星A、B、C,在某一時刻恰好在同一直線上,下列說法正確的是()
A.根據(jù)v=gR,可知三顆衛(wèi)星的線速度vA B.根據(jù)萬有引力定律,可知三顆衛(wèi)星受到的萬有引力FA>FB>FC
C.三顆衛(wèi)星的向心加速度aA>aB>aC
D.三顆衛(wèi)星運行的角速度ωA<ωB<ωC
解析:選C.由GMmr2=mv2r得v=GMr,故vA>vB>vC,選項A錯誤;衛(wèi)星受的萬有引力F=GMmr2,但三顆衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系不知道,故它們受的萬有引力大小不能比較,選項B錯誤;由GMmr2=ma得a=GMr2,故aA>aB>aC,選項C正確;由GMmr2=mω2r得ω=GMr3,故ωA>ωB>ωC,選項D錯誤.
6.“嫦娥二號”成功發(fā)射后,探月成為同學(xué)們的熱門話題.一位同學(xué)為了測算衛(wèi)星在月球表面附近做勻速圓周運動的環(huán)繞速度,提出了如下實驗方案:在月球表面以初速度v0豎直上拋一個物體,測出物體上升的大高度h,已知月球的半徑為R,便可測算出繞月衛(wèi)星的環(huán)繞速度.按這位同學(xué)的方案,繞月衛(wèi)星的環(huán)繞速度為()
A.v02hRB.v0h2R
C.v02RhD.v0R2h
解析:選D.繞月衛(wèi)星的環(huán)繞速度即第一宇宙速度,v=gR,對于豎直上拋的物體有v20=2gh,所以環(huán)繞速度為v=gR=v202h•R=v0R2h,選項D正確.
7.某次發(fā)射同步衛(wèi)星的過程如下:先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后再次點火進(jìn)入橢圓形的過渡軌道2,后將衛(wèi)星送入同步軌道3.軌道1、2相切于Q點,2、3相切于P點,則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時,以下說法正確的是()
A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率
B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度
C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度
D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度
解析:選D.由GMmr2=mv2r=mrω2得,v=GMr,ω=GMr3,由于r1v3,ω1>ω3,A、B錯;軌道1上的Q點與軌道2上的Q點是同一點,到地心的距離相同,根據(jù)萬有引力定律及牛頓第二定律知,衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度,同理衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度,C錯,D對.
8.假設(shè)某飛船在離地球表面高h(yuǎn)處的軌道上做周期為T的勻速圓周運動,地球的質(zhì)量和半徑分別為M和R,引力常量為G,在該軌道上,飛船()
A.運行的線速度大小為πR+hT
B.運行的線速度小于第一宇宙速度
C.運行時的向心加速度大小為GMR+h
D.宇航員太空行走時速度很小,可認(rèn)為沒有加速度
解析:選B.由公式v=st=2πR+hT,故A項錯誤;設(shè)飛船質(zhì)量為m,由公式GMmR+h2=mv2R+h得v=GMR+h,而第一宇宙速度v1=GMR,故B項正確;因為GMmR+h2=ma向,所以a向=GMR+h2,故C項錯誤;宇航員相對于飛船速度很小,但相對于地球,其行走速度很大,存在向心加速度,故D項錯誤.
☆9.2013年6月13日13時18分,天宮一號目標(biāo)飛行器與神舟十號飛船成功實現(xiàn)交會對接.若對接前兩者在同一軌道上運動,下列說法正確的是()
A.對接前“天宮一號”的運行速率大于“神舟十號”的運行速率
B.對接前“神舟十號”的向心加速度小于“天宮一號”的向心加速度
C.“神舟十號”先加速可實現(xiàn)與“天宮一號”在原軌道上對接
D.“神舟十號”先減速后加速可實現(xiàn)與“天宮一號”在原軌道上對接
解析:選D.由萬有引力定律和牛頓第二定律列式v=GMr,a=GMr2,在同一軌道上的速度和加速度相等,所以選項A、B錯誤,加速做離心運動,只能實現(xiàn)低軌道與高軌道對接,所以選項C錯.“神舟十號”先減速到低軌道后加速做離心運動,可實現(xiàn)兩者在原軌道對接.所以選項D正確.
二、非選擇題
10.某人在某星球上做實驗,在星球表面水平放一長木板,在長木板上放一木塊,木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)用一彈簧測力計拉木塊.當(dāng)彈簧測力計示數(shù)為F時,經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)木塊的加速度為a,木塊質(zhì)量為m.若該星球的半徑為R,則在該星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度是多少?
解析:設(shè)該星球表面重力加速度為g′.在木板上拉木塊時,由牛頓第二定律有F-μmg′=ma,解得
g′=F-maμm.
人造衛(wèi)星的向心力由重力提供,即mg′=mv2R,所以衛(wèi)星的第一宇宙速度為v=g′R=F-maμm•R.
答案:F-maμm•R
11.某衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運動,軌道平面與赤道平面重合,運行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同,軌道半徑為r=2R,地球半徑為R,地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球表面重力加速度為g.在某時刻該衛(wèi)星正通過赤道上某建筑物的正上方,試求到它下通過該建筑物正上方所需時間t多長.
解析:萬有引力提供向心力:GMm2R2=mω2(2R)
地表處萬有引力近似等于物體重力得:mg=GMmR2
衛(wèi)星與建筑物兩次相遇,圓心角關(guān)系:ωt-ω0t=2π
解得t=2πg(shù)8R-ω0.
答案:2πg(shù)8R-ω0
☆12.如圖是發(fā)射地球同步衛(wèi)星的簡化軌道示意圖,先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h1的近地軌道Ⅰ上,在衛(wèi)星經(jīng)過A點時點火實施變軌,進(jìn)入遠(yuǎn)地點為B的橢圓軌道Ⅱ上,后在B點再次點火,將衛(wèi)星送入同步軌道Ⅲ.已知
地球表面重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)周期為T,地球的半徑為R.求:
(1)近地軌道Ⅰ上的速度大小;
(2)遠(yuǎn)地點B距地面的高度.
解析:(1)設(shè)地球的質(zhì)量為M,衛(wèi)星的質(zhì)量為m,近地軌道Ⅰ上的速度為v1
在圓周軌道Ⅰ上GMmR+h12=mv21R+h1.①
在地球表面GMmR2=mg.②
由①②得:v1=gR2R+h1.③
(2)設(shè)B點距地面高度是h2
GMmR+h22=m2πT2(R+h2),④
由②④得h2=3gR2T24π2-R.
答案:(1)gR2R+h1(2)3gR2T24π2-R
【篇二】
1.如圖所示,拖著舊橡膠輪胎跑是身體耐力訓(xùn)練的一種有效方法.如果某受訓(xùn)者拖著輪胎在水平直道上跑了100m,那么下列說法正確的是()
A.輪胎受到地面的摩擦力做了負(fù)功
B.輪胎受到的重力做了正功
C.輪胎受到的拉力不做功
D.輪胎受到地面的支持力做了正功
解析:選A.根據(jù)力做功的條件,輪胎受到的重力和地面的支持力都與位移垂直,這兩個力均不做功,B、D錯誤;輪胎受到地面的摩擦力與位移反向,做負(fù)功,A正確;輪胎受到的拉力與位移夾角小于90°,做正功,C錯誤.
2.一物體靜止在粗糙水平地面上.現(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動物體,經(jīng)過一段時間后其速度變?yōu)関.若將水平拉力的大小改為F2,物體從靜止開始經(jīng)過同樣的時間后速度變?yōu)?v.對于上述兩個過程,用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功,則()
A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1
B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1
C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1
D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1
解析:選C.根據(jù)x=v+v02t得,兩過程的位移關(guān)系x1=12x2,根據(jù)加速度的定義a=v-v0t,得兩過程的加速度關(guān)系為a1=a22.由于在相同的粗糙水平地面上運動,故兩過程的摩擦力大小相等,即f1=f2=f,根據(jù)牛頓第二定律F-f=ma得,F(xiàn)1-f1=ma1,F(xiàn)2-f2=ma2,所以F1=12F2+12f,即F1>F22.根據(jù)功的計算公式W=Fl,可知Wf1=12Wf2,WF1>14WF2,故選項C正確,選項A、B、D錯誤.
3.如圖所示,物塊A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做勻速直線運動的過程中,關(guān)于A與地面間的滑動摩擦力和A、B間的靜摩擦力做功的說法,正確的是()
A.靜摩擦力都做正功,滑動摩擦力都做負(fù)功
B.靜摩擦力都不做功,滑動摩擦力都做負(fù)功
C.有靜摩擦力做正功,有滑動摩擦力不做功
D.有靜摩擦力做負(fù)功,有滑動摩擦力做正功
解析:選C.物塊A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做勻速直線運動,根據(jù)平衡條件得知,A對B的靜摩擦力與拉力F平衡,地面對A的滑動摩擦力與B對A的靜摩擦力平衡,則地面對A的滑動摩擦力方向向左,對A做負(fù)功,物塊A對地面的滑動摩擦力不做功,A對B的靜摩擦力做負(fù)功,B對A的靜摩擦力做正功,因此,選項C正確,其他選項均錯.
4.起重機以1m/s2的加速度將質(zhì)量為1000kg的貨物由靜止開始勻加速向上提升,若g取10m/s2,則在1s內(nèi)起重機對貨物所做的功是()
A.500JB.4500J
C.5000JD.5500J
解析:選D.貨物的加速度向上,由牛頓第二定律有F-mg=ma,起重機的拉力F=mg+ma=11000N,貨物上升的位移是x=12at2=0.5m,做功為5500J.
5.如圖所示,在平行于斜面向上的F=50N的拉力作用下,使質(zhì)量為m=2kg的物體沿著長為L=2m,傾角為α=30°的斜面從底端向上滑到頂端,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,分別求作用在物體上的各力對物體所做的功(g取10m/s2).
解析:
(1)拉力F對物體所做的功為WF=FLcos0°=50×2×1J=100J
拉力F對物體做正功.
(2)重力mg對物體所做的功為
WG=mgLcos(90°+α)=-mgLsinα
=-2×10×2×12J=-20J
“負(fù)號”表示物體克服重力做功.
(3)摩擦力f對物體做的功為
Wf=f•Lcos180°=-μmgLcosα
=-0.2×2×10×2×32J=-43J
“負(fù)號”表示物體克服摩擦力做功,摩擦力是阻力.
(4)彈力N對物體做的功為
WN=NLcos90°=0J
表示彈力對物體不做功.
答案:拉力做功100J重力做功-20J摩擦力做功-43J支持力做功0J
一、選擇題
1.關(guān)于我國發(fā)射的“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星的說法,正確的是()
A.若其質(zhì)量加倍,則軌道半徑也要加倍
B.它在北京上空運行,故可用于我國的電視廣播
C.它以第一宇宙速度運行
D.它運行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同
解析:選D.由GMmr2=mv2r知軌道半徑與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān),A錯;同步衛(wèi)星軌道必須和赤道平面重合,即衛(wèi)星只能在赤道上空,不能在北京上空,B錯;其運行速度小于第一宇宙速度,C錯;同步衛(wèi)星必和地球自轉(zhuǎn)的角速度相同,D對.
2.關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問題,下列說法中正確的是()
A.在發(fā)射過程中向上加速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象
B.在降落過程中向下減速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象
C.進(jìn)入軌道后做勻速圓周運動,產(chǎn)生失重現(xiàn)象
D.失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的
解析:選ABC.超、失重是一種表象,是從重力和彈力的大小關(guān)系而定義的.當(dāng)向上加速時超重,向下減速時(a方向向上)也超重,故A、B正確.衛(wèi)星做勻速圓周運動時,萬有引力完全提供向心力,衛(wèi)星及衛(wèi)星內(nèi)的物體皆處于完全失重狀態(tài),故C正確.失重的原因是重力(或萬有引力)使物體產(chǎn)生了加速度,故D錯.
3.2013年6月我國發(fā)射的“神舟十號”飛船與目標(biāo)飛行器“天宮一號”成功完成交會對接.若二者對接前在各自穩(wěn)定圓周軌道運行的示意圖如圖所示,二者運行方向相同,視為做勻速圓周運動,下列說法中正確的是()
A.為使“神舟十號”與“天宮一號”對接,可在當(dāng)前軌道位置對“神舟十號”適當(dāng)加速
B.“天宮一號”所在處的重力加速度比“神舟十號”大
C.“天宮一號”在發(fā)射入軌后的橢圓軌道運行階段,近地點的速度大于遠(yuǎn)地點的速度
D.在“天宮一號”內(nèi),太空健身器、體重計、溫度計都可以正常使用
解析:選AC.神舟十號適當(dāng)加速后做離心運動可與天宮一號對接,選項A正確.由于天宮一號距地面較遠(yuǎn),所以天宮一號所在處的重力加速度比神舟十號小,選項B錯.由機械能守恒定律可知,“天宮一號”在發(fā)射入軌后的橢圓軌道運行階段,近地點的速度大于遠(yuǎn)地點的速度,選項C正確.在“天宮一號”內(nèi),處于完全失重狀態(tài),體重計不可以正常使用,選項D錯.
4.研究表明,地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢,3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時.假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去,地球的其他條件都不變,未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比()
A.距地面的高度變大B.向心加速度變大
C.線速度變大D.角速度變大
解析:選A.A.地球的自轉(zhuǎn)周期變大,則地球同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期變大.由GMmR+h2=m4π2T2(R+h),得h=3GMT24π2-R,T變大,h變大,A正確.
B.由GMmr2=ma,得a=GMr2,r增大,a減小,B錯誤.
C.由GMmr2=mv2r,得v=GMr,r增大,v減小,C錯誤.
D.由ω=2πT可知,角速度減小,D錯誤.
5.如圖所示,在同一軌道平面上的幾顆人造地球衛(wèi)星A、B、C,在某一時刻恰好在同一直線上,下列說法正確的是()
A.根據(jù)v=gR,可知三顆衛(wèi)星的線速度vA
C.三顆衛(wèi)星的向心加速度aA>aB>aC
D.三顆衛(wèi)星運行的角速度ωA<ωB<ωC
解析:選C.由GMmr2=mv2r得v=GMr,故vA>vB>vC,選項A錯誤;衛(wèi)星受的萬有引力F=GMmr2,但三顆衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系不知道,故它們受的萬有引力大小不能比較,選項B錯誤;由GMmr2=ma得a=GMr2,故aA>aB>aC,選項C正確;由GMmr2=mω2r得ω=GMr3,故ωA>ωB>ωC,選項D錯誤.
6.“嫦娥二號”成功發(fā)射后,探月成為同學(xué)們的熱門話題.一位同學(xué)為了測算衛(wèi)星在月球表面附近做勻速圓周運動的環(huán)繞速度,提出了如下實驗方案:在月球表面以初速度v0豎直上拋一個物體,測出物體上升的大高度h,已知月球的半徑為R,便可測算出繞月衛(wèi)星的環(huán)繞速度.按這位同學(xué)的方案,繞月衛(wèi)星的環(huán)繞速度為()
A.v02hRB.v0h2R
C.v02RhD.v0R2h
解析:選D.繞月衛(wèi)星的環(huán)繞速度即第一宇宙速度,v=gR,對于豎直上拋的物體有v20=2gh,所以環(huán)繞速度為v=gR=v202h•R=v0R2h,選項D正確.
7.某次發(fā)射同步衛(wèi)星的過程如下:先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后再次點火進(jìn)入橢圓形的過渡軌道2,后將衛(wèi)星送入同步軌道3.軌道1、2相切于Q點,2、3相切于P點,則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時,以下說法正確的是()
A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率
B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度
C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度
D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度
解析:選D.由GMmr2=mv2r=mrω2得,v=GMr,ω=GMr3,由于r1
8.假設(shè)某飛船在離地球表面高h(yuǎn)處的軌道上做周期為T的勻速圓周運動,地球的質(zhì)量和半徑分別為M和R,引力常量為G,在該軌道上,飛船()
A.運行的線速度大小為πR+hT
B.運行的線速度小于第一宇宙速度
C.運行時的向心加速度大小為GMR+h
D.宇航員太空行走時速度很小,可認(rèn)為沒有加速度
解析:選B.由公式v=st=2πR+hT,故A項錯誤;設(shè)飛船質(zhì)量為m,由公式GMmR+h2=mv2R+h得v=GMR+h,而第一宇宙速度v1=GMR,故B項正確;因為GMmR+h2=ma向,所以a向=GMR+h2,故C項錯誤;宇航員相對于飛船速度很小,但相對于地球,其行走速度很大,存在向心加速度,故D項錯誤.
☆9.2013年6月13日13時18分,天宮一號目標(biāo)飛行器與神舟十號飛船成功實現(xiàn)交會對接.若對接前兩者在同一軌道上運動,下列說法正確的是()
A.對接前“天宮一號”的運行速率大于“神舟十號”的運行速率
B.對接前“神舟十號”的向心加速度小于“天宮一號”的向心加速度
C.“神舟十號”先加速可實現(xiàn)與“天宮一號”在原軌道上對接
D.“神舟十號”先減速后加速可實現(xiàn)與“天宮一號”在原軌道上對接
解析:選D.由萬有引力定律和牛頓第二定律列式v=GMr,a=GMr2,在同一軌道上的速度和加速度相等,所以選項A、B錯誤,加速做離心運動,只能實現(xiàn)低軌道與高軌道對接,所以選項C錯.“神舟十號”先減速到低軌道后加速做離心運動,可實現(xiàn)兩者在原軌道對接.所以選項D正確.
二、非選擇題
10.某人在某星球上做實驗,在星球表面水平放一長木板,在長木板上放一木塊,木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)用一彈簧測力計拉木塊.當(dāng)彈簧測力計示數(shù)為F時,經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)木塊的加速度為a,木塊質(zhì)量為m.若該星球的半徑為R,則在該星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度是多少?
解析:設(shè)該星球表面重力加速度為g′.在木板上拉木塊時,由牛頓第二定律有F-μmg′=ma,解得
g′=F-maμm.
人造衛(wèi)星的向心力由重力提供,即mg′=mv2R,所以衛(wèi)星的第一宇宙速度為v=g′R=F-maμm•R.
答案:F-maμm•R
11.某衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運動,軌道平面與赤道平面重合,運行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同,軌道半徑為r=2R,地球半徑為R,地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球表面重力加速度為g.在某時刻該衛(wèi)星正通過赤道上某建筑物的正上方,試求到它下通過該建筑物正上方所需時間t多長.
解析:萬有引力提供向心力:GMm2R2=mω2(2R)
地表處萬有引力近似等于物體重力得:mg=GMmR2
衛(wèi)星與建筑物兩次相遇,圓心角關(guān)系:ωt-ω0t=2π
解得t=2πg(shù)8R-ω0.
答案:2πg(shù)8R-ω0
☆12.如圖是發(fā)射地球同步衛(wèi)星的簡化軌道示意圖,先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h1的近地軌道Ⅰ上,在衛(wèi)星經(jīng)過A點時點火實施變軌,進(jìn)入遠(yuǎn)地點為B的橢圓軌道Ⅱ上,后在B點再次點火,將衛(wèi)星送入同步軌道Ⅲ.已知
地球表面重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)周期為T,地球的半徑為R.求:
(1)近地軌道Ⅰ上的速度大小;
(2)遠(yuǎn)地點B距地面的高度.
解析:(1)設(shè)地球的質(zhì)量為M,衛(wèi)星的質(zhì)量為m,近地軌道Ⅰ上的速度為v1
在圓周軌道Ⅰ上GMmR+h12=mv21R+h1.①
在地球表面GMmR2=mg.②
由①②得:v1=gR2R+h1.③
(2)設(shè)B點距地面高度是h2
GMmR+h22=m2πT2(R+h2),④
由②④得h2=3gR2T24π2-R.
答案:(1)gR2R+h1(2)3gR2T24π2-R
1.如圖所示,拖著舊橡膠輪胎跑是身體耐力訓(xùn)練的一種有效方法.如果某受訓(xùn)者拖著輪胎在水平直道上跑了100m,那么下列說法正確的是()
A.輪胎受到地面的摩擦力做了負(fù)功
B.輪胎受到的重力做了正功
C.輪胎受到的拉力不做功
D.輪胎受到地面的支持力做了正功
解析:選A.根據(jù)力做功的條件,輪胎受到的重力和地面的支持力都與位移垂直,這兩個力均不做功,B、D錯誤;輪胎受到地面的摩擦力與位移反向,做負(fù)功,A正確;輪胎受到的拉力與位移夾角小于90°,做正功,C錯誤.
2.一物體靜止在粗糙水平地面上.現(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動物體,經(jīng)過一段時間后其速度變?yōu)関.若將水平拉力的大小改為F2,物體從靜止開始經(jīng)過同樣的時間后速度變?yōu)?v.對于上述兩個過程,用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功,則()
A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1
B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1
C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1
D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1
解析:選C.根據(jù)x=v+v02t得,兩過程的位移關(guān)系x1=12x2,根據(jù)加速度的定義a=v-v0t,得兩過程的加速度關(guān)系為a1=a22.由于在相同的粗糙水平地面上運動,故兩過程的摩擦力大小相等,即f1=f2=f,根據(jù)牛頓第二定律F-f=ma得,F(xiàn)1-f1=ma1,F(xiàn)2-f2=ma2,所以F1=12F2+12f,即F1>F22.根據(jù)功的計算公式W=Fl,可知Wf1=12Wf2,WF1>14WF2,故選項C正確,選項A、B、D錯誤.
3.如圖所示,物塊A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做勻速直線運動的過程中,關(guān)于A與地面間的滑動摩擦力和A、B間的靜摩擦力做功的說法,正確的是()
A.靜摩擦力都做正功,滑動摩擦力都做負(fù)功
B.靜摩擦力都不做功,滑動摩擦力都做負(fù)功
C.有靜摩擦力做正功,有滑動摩擦力不做功
D.有靜摩擦力做負(fù)功,有滑動摩擦力做正功
解析:選C.物塊A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做勻速直線運動,根據(jù)平衡條件得知,A對B的靜摩擦力與拉力F平衡,地面對A的滑動摩擦力與B對A的靜摩擦力平衡,則地面對A的滑動摩擦力方向向左,對A做負(fù)功,物塊A對地面的滑動摩擦力不做功,A對B的靜摩擦力做負(fù)功,B對A的靜摩擦力做正功,因此,選項C正確,其他選項均錯.
4.起重機以1m/s2的加速度將質(zhì)量為1000kg的貨物由靜止開始勻加速向上提升,若g取10m/s2,則在1s內(nèi)起重機對貨物所做的功是()
A.500JB.4500J
C.5000JD.5500J
解析:選D.貨物的加速度向上,由牛頓第二定律有F-mg=ma,起重機的拉力F=mg+ma=11000N,貨物上升的位移是x=12at2=0.5m,做功為5500J.
5.如圖所示,在平行于斜面向上的F=50N的拉力作用下,使質(zhì)量為m=2kg的物體沿著長為L=2m,傾角為α=30°的斜面從底端向上滑到頂端,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,分別求作用在物體上的各力對物體所做的功(g取10m/s2).
解析:
(1)拉力F對物體所做的功為WF=FLcos0°=50×2×1J=100J
拉力F對物體做正功.
(2)重力mg對物體所做的功為
WG=mgLcos(90°+α)=-mgLsinα
=-2×10×2×12J=-20J
“負(fù)號”表示物體克服重力做功.
(3)摩擦力f對物體做的功為
Wf=f•Lcos180°=-μmgLcosα
=-0.2×2×10×2×32J=-43J
“負(fù)號”表示物體克服摩擦力做功,摩擦力是阻力.
(4)彈力N對物體做的功為
WN=NLcos90°=0J
表示彈力對物體不做功.
答案:拉力做功100J重力做功-20J摩擦力做功-43J支持力做功0J

