16.“天舟一號(hào)”飛船是我國(guó)首個(gè)貨運(yùn)飛船.2017年4月22日,“天舟一號(hào)”飛船在指定軌道成功與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)交會(huì)對(duì)接,對(duì)接后形成組合體,如圖所示.組合體在軌道上的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知組合體距地球表面的高度為h,地球半徑為R,地球的質(zhì)量為M,引力常量為G.
(1)求組合體運(yùn)行時(shí)線速度的大小v;
(2)求組合體運(yùn)行時(shí)向心加速度的大小a;
(3)此次發(fā)射“天舟一號(hào)”除了完成交會(huì)對(duì)接、為天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)加燃料之外,它身上還攜帶了大量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,在太空運(yùn)行期間要進(jìn)行多項(xiàng)實(shí)驗(yàn).在我們中學(xué)物理學(xué)習(xí)中的有些實(shí)驗(yàn)可以在太空中完成,但也有些實(shí)驗(yàn)不能在太空中完成,請(qǐng)你各舉一例.

分析 (1)地球表面的物體受到的萬(wàn)有引力近似等于重力,由此即可求出組合體運(yùn)行時(shí)線速度的大;
(2)由萬(wàn)有引力提供向心力即可求出向心加速度的大小;
(3)結(jié)合失重狀態(tài)分析即可.

解答 解:(1)設(shè)組合體的質(zhì)量為m,根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,由牛頓第二定律得:$\frac{GMm}{{(R+h)}^{2}}=\frac{m{v}^{2}}{R+h}$
聯(lián)立解得:v=$\sqrt{\frac{GM}{R+h}}$
(2)根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,由牛頓第二定律得:$\frac{GMm}{{(R+h)}^{2}}=ma$
所以:a=$\frac{GM}{(R+h)^{2}}$
(3)在太空中可以完成的實(shí)驗(yàn)是與重力無(wú)關(guān)的實(shí)驗(yàn),如彈簧秤測(cè)量物體的受力;
不能完成的實(shí)驗(yàn)是與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn),如不能用天平測(cè)物體的質(zhì)量.因?yàn)槲矬w處于完全失重狀態(tài),對(duì)天平的托盤(pán)沒(méi)有壓力.
答:(1)求組合體運(yùn)行時(shí)線速度的大小是$\sqrt{\frac{GM}{R+h}}$;
(2)求組合體運(yùn)行時(shí)向心加速度的大小是$\frac{GM}{(R+h)^{2}}$;
(3)在太空中可以完成的實(shí)驗(yàn)是與重力無(wú)關(guān)的實(shí)驗(yàn),如彈簧秤測(cè)量物體的受力;不能完成的實(shí)驗(yàn)是與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn),如不能用天平測(cè)物體的質(zhì)量.

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握萬(wàn)有引力提供向心力和萬(wàn)有引力等于重力這兩個(gè)理論,并能靈活運(yùn)用.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

6.兩根水平平行固定的光滑金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),足夠長(zhǎng),在其上放置兩根長(zhǎng)也為L(zhǎng)且與導(dǎo)軌垂直的金屬棒ab和cd,它們的質(zhì)量分別為2m和m,電阻均為R(其它電阻不計(jì)),整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示.現(xiàn)使金屬棒cd獲得瞬時(shí)水平方向向右的初速度v0,當(dāng)它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定的過(guò)程中,流過(guò)金屬棒ab的電量q和兩棒間增加的位移△x分別為( 。
A.q=$\frac{2m{v}_{0}}{3BL}$B.q=$\frac{3m{v}_{0}}{2BL}$C.△x=$\frac{4mR{v}_{0}}{3{B}^{2}{L}^{2}}$D.△x=$\frac{3mR{v}_{0}}{{B}^{2}{L}^{2}}$

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

7.下列說(shuō)法正確的是( 。
A.如果用紫光照射某種金屬能發(fā)生光電效應(yīng),改用綠光照射該金屬一定也能發(fā)生光電效應(yīng)
B.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),這是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一
C.貝克勒爾通過(guò)對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究,發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核
D.根據(jù)波爾理論,氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí),要釋放一定頻率的光子,同時(shí)電子的動(dòng)能增大,原子的電勢(shì)能減小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.一只爆竹豎直升空后,在高為h處達(dá)到最高點(diǎn)并發(fā)生爆炸,分成質(zhì)量不同的兩塊,兩塊質(zhì)量之比為3:1,其中質(zhì)量小的一塊獲得大小為v的水平速度,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則兩塊爆竹落地后相距(  )
A.$\frac{v}{4}\sqrt{\frac{2h}{g}}$B.$\frac{2v}{3}\sqrt{\frac{2h}{g}}$C.$\frac{4v}{3}\sqrt{\frac{2h}{g}}$D.4v$\sqrt{\frac{2h}{g}}$

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

11.滑雪運(yùn)動(dòng)員沿斜坡下滑了一段距離,重力對(duì)他做的功為2000J,他克服阻力做的功為100J,下列判斷中錯(cuò)誤的是( 。
A.人的重力勢(shì)能減少了2000JB.人的重力勢(shì)能減少100J
C.人的動(dòng)能增加1900JD.人的機(jī)械能減少100J

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

1.一汽車在平直公路上行駛,設(shè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P,所受阻力恒為f.下列說(shuō)法正確的是( 。
A.若汽車以恒定的功率運(yùn)動(dòng),那么牽引力與速度成反比
B.若汽車起動(dòng)后作勻加速運(yùn)動(dòng),那么速度的最大值vm=$\frac{{P}_{額}}{f}$
C.汽車作勻速運(yùn)動(dòng)的速度與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際功率成正比
D.汽車作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際功率一定等于額定功率

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

8.如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖,其中矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)ab=cd=50cm,bc=ad=20cm,匝數(shù)n=300,線圈的總電阻r=2.0Ω.線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.04T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω=400rad/s.線圈兩端通過(guò)電刷E、F與阻值R=48.0Ω的定值電阻連接,A為理想交流電流表.求:
(1)從線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),寫(xiě)出穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的表達(dá)式.
(2)理想交流電流表A的示數(shù).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

5.用如圖1所示的裝置,來(lái)驗(yàn)證碰撞過(guò)程中的動(dòng)量守恒.圖中PQ是斜槽,QR為水平槽.O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn),A、B兩球的質(zhì)量之比mA:mB=3:1.先使A球從斜槽上某一高度處由靜止釋放,在水平地面的記錄紙上留下落點(diǎn)痕跡P,重復(fù)10次,得到10個(gè)落點(diǎn).再把B球放在水平槽上的末端R處,讓A球仍從同一高度處由靜止釋放,與B球碰撞,碰后A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡,重復(fù)10次.A、B兩球在記錄紙上留下的落點(diǎn)痕跡如圖2所示,其中米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊.

(1)碰撞后A球的水平射程應(yīng)取14.50cm.
(2)下列說(shuō)法中不符合本實(shí)驗(yàn)要求的是A.(選填選項(xiàng)前面的字母)
A.球A比球B質(zhì)量大或者小均可,但二者的直徑必須相同
B.在同一組實(shí)驗(yàn)的不同碰撞中,每次A球必須從同一高度由靜止釋放
C.安裝軌道時(shí),軌道末端必須水平
D.需要使用的測(cè)量?jī)x器有天平和刻度尺
(3)本實(shí)驗(yàn)巧妙地利用小球飛行的水平距離表示小球的水平速度.下面的實(shí)驗(yàn)條件中,可能不能使小球飛行的水平距離的大小表示為水平初速度大小的是C.
A.使A、B兩小球的質(zhì)量之比改變?yōu)?:1
B.升高小球初始釋放點(diǎn)的位置
C.使A、B兩小球的直徑之比改變?yōu)?:3
D.升高桌面的高度,即升高R點(diǎn)距地面的高度.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

7.關(guān)于合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( 。
A.合運(yùn)動(dòng)的速度一定大于任一分運(yùn)動(dòng)的速度
B.合運(yùn)動(dòng)的位移一定大于任一分運(yùn)動(dòng)的位移
C.合運(yùn)動(dòng)的加速度一定大于任一分運(yùn)動(dòng)的加速度
D.合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定等于任一分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案