我国首个月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施,大约用十年左右时间完成。物理老师要求同学用所学的知识,设计一个测量月球密度的方案,交给我国将来登月的宇航员来完成。某研究小组提出如下方案:我们现已知万有引力常数G和月球的半径R,假设月球为密度均匀的球体。只要让宇航员在月球表面上从H高度自由释放一个小球,求出它下落的时间t , 就可求出月球的密度,请你求出该小组用上述已知量和假想的实验量来表示月球密度的表达式。
(14分)宇航员站在一星球表面上,沿水平方向以初速度v0从倾斜角为θ的斜面顶端P处抛出一个小球,测得经过时间t小球落在斜面上的另一点Q,已知该星球的半径为R,求: (1)该星球表面的重力加速度。 (2)该星球的第一宇宙速度。
在2008年北京奥运会中郭晶晶获得女子个人3米板跳水冠军,其跳水的过程可简化为:运动员将跳板向下压到最低点C,跳板反弹将运动员上抛到最高点A,然后做自由落体运动,竖直落入水中。如果将运动员视为质点,且已知运动员的质量为m,重力加速度为g,AB间、BC间和B与水面间的竖直距离分别为h1、h2、h3,如图所示。试求: (1)运动员从A点下落到水面的时间和她入水时的速度大小; (2)跳板反弹过程中对运动员所做的功W。
如图所示,将一个质量为1g的小球用细线连接,使其在竖直面内做圆周运动,细线长度为5cm,求: (1)当小球转动的角速度达到多大时,绳子所受拉力的最大值等于最小值的3倍? (2)当小球转动的角速度等于多少时,细绳的拉力恰好为0?(g取10m/s2)
如图所示,一小球从斜轨道的某高度处自由滑下,然后沿竖直圆轨道的内侧运动。已知圆轨道的半径为R,重力加速度为g. (1)要使小球能通过圆轨道的最高点,小球在圆轨道最高点时的速度至少为多大? (2)如果忽略摩擦阻力,要使小球能通过圆轨道的最高点,小球的初位置必须比圆轨道最低点高出多少?
如图所示,半径R=2m的四分之一粗糙圆弧轨道AB置于竖直平面内,轨道的B端切线水平,且距水平地面高度为h=1.25m,现将一质量m=0.2kg的小滑块从A点由静止释放,滑块沿圆弧轨道运动至B点以v=5m/s的速度水平飞出(g取10m/s2).求: (1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功; (2)小滑块经过B点时对圆轨道的压力大小; (3)小滑块着地时的速度大小