物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度,地球自转较慢可以忽略不计时,地表处的万有引力约等于重力,这些理论关系对于其它星体也成立。若已知某星球的质量为M、半径为R,在星球表面某一高度处自由下落一重物,经过t时间落到星表面,不计星球自转和空气阻力,引力常量为G。试求:(1)该星球的第一宇宙速度v;(2)物体自由下落的高度h。
(14分)如图所示,轻质杆长为3L,在杆的A、B两端分别固定质量均为m的球A和球B,杆上距球A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上,杆和球在竖直面内转动,当球B运动到最低点时,杆对球B的作用力大小为2mg,已知当地重力加速度为g,求此时:(1)球B转动的角速度大小;(2)A球对杆的作用力大小以及方向;(3)在点O处,轻质杆对水平转动轴的作用力大小和方向。
(12分)“嫦娥工程”计划在第二步向月球发射一个软着陆器,在着陆器附近进行现场勘测.已知地球的质量约为月球质量的80倍,地球的半径约为月球半径的4倍,地球表面的重力加速度为g地=10m/s2,地球的第一宇宙速度为7.9km/s。假设将来测得着陆器撞击月球表面后又竖直向上弹起,并且经过2s钟后落回到月球表面.试求:(1)它弹起时的初速度v0。(2)月球的第一宇宙速度是多少。(不考虑地球和月球的自转;结果保留两位有效数字).
(15分)我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道”,通过加速再进入椭圆“过渡轨道”,该轨道离地心最近距离为L1,最远距离为L2,卫星快要到达月球时,依靠火箭的反向助推器减速,被月球引力“俘获”后,成为环月球卫星,最终在离月心距离L3的“绕月轨道”上飞行,如图所示.已知地球半径为R,月球半径为r,地球表面重力加速度为g,月球表面的重力加速度为,求:(1)卫星在“停泊轨道”上运行的线速度大小;(2)卫星在“绕月轨道”上运行的线速度大小;(3)假定卫星在“绕月轨道”上运行的周期为T,卫星轨道平面与地月连心线共面,求在该一个周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间(忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影响).
如图所示,一足够长的固定斜面倾角,两物块A、B的质量分别为、分别为1kg和4kg,它们与斜面之间的动摩擦因数均为。两物块之间的轻绳长,轻绳承受的最大张力T=12N,作用于B上沿斜面向上的力F逐渐增大,使A、B一起由静止开始沿斜面向上运动,。(,)⑴某一时刻轻绳被拉断,求此时外力F的大小;⑵若轻绳拉断前瞬间A、B的速度为3m/s,绳断后保持外力F不变,求当A运动到最高点时,A、B之间的距离。
如图所示,倾角为θ的斜面处于竖直向下的匀强电场中,在斜面上某点以初速度为v0水平抛出一个质量为m的带正电小球,小球在电场中受到的电场力与小球所受的重力相等。设斜面足够长,地球表面重力加速度为g,不计空气的阻力,求:(1)小球落到斜面所需时间t;(2)小球从水平抛出至落到斜面的过程中电势能的变化量ΔE。