1986年2月20日发射升空的“和平号”空间站,在服役15年后于2001年3月23日坠落在南太平洋.“和平号”风风雨雨15年铸就了辉煌业绩,已成为航天史上的永恒篇章.“和平号”空间站总质量137 t,工作容积超过400 m3,是迄今为止人类探索太空规模最大的航天器,有“人造天宫”之称.在太空运行的这一“庞然大物”按照地面指令准确坠落在预定海域,这在人类历史上还是第一次.“和平号”空间站正常运行时,距离地面的平均高度大约为350 km.为保证空间站最终安全坠毁,俄罗斯航天局地面控制中心对空间站的运行做了精心安排和控制.在坠毁前空间站已经顺利进入指定的低空轨道,此时“和平号”距离地面的高度大约为240 km.设“和平号”沿指定的低空轨道运行时,其轨道高度平均每昼夜降低2.7 km.设“和平号”空间站正常运转时沿高度为350 km圆形轨道运行,在坠落前沿高度为240km的指定圆形低空轨道运行,而且沿指定的低空轨道运行时,每运行一周空间站高度变化很小,因此计算时对空间站的每一周的运动都可以作为匀速圆周运动处理.
(1)简要说明,为什么空间站在沿圆轨道正常运行过程中,其运动速率是不变的.
(2)空间站沿正常轨道运行时的加速度与沿指定的低空轨道运行时加速度大小的比值多大?计算结果保留2位有效数字.
(3)空间站沿指定的低空轨道运行时,每运行一周过程中空间站高度平均变化多大?计算中取地球半径R=6.4×103 km,计算结果保留1位有效数字.
如图13-9-13所示,质量为m=2×10-15 kg、q=-3×10-10 C的带电粒子,自A点垂直电场线方向进入有界的匀强电场,它从B点飞出时vB=6×103 m/s,vB与E交角120°.已知AB沿电场线方向相距15 cm,不计重力,求:
图13-9-13
(1)UBA的大小;
(2)粒子A到B的时间;
(3)匀强电场的宽度.
如图所示是一个回旋加速器的示意图,其中两个半圆形金属盒内有方向垂直于纸面,磁感强度为B的匀强磁场,两金属盒分别接到交变电源的两极上,在两盒间的狭缝处形成交变的电场.质量为m、电量为q的带电粒子从下面盒的中心O点进入,进入时的初速可以忽略,经两盒间狭缝处的电场加速后进入上面盒内,在磁场中做圆周运动,当它回到狭缝处时,电场恰好反向,再次对粒子加速,进入下面磁场中,从c1处再进入电场中加速,以后则重复前面的过程,并且每次电场对粒子做的功都是W.图中c2、c3、……是后面各次从下面磁场中射出时的位置.
(1)求Oc1的距离.
(2)n为多大时,cncn+1小于或等于Oc1的一半?
如图所示,电阻不计的金属圆盘,半径为r,在圆盘边缘的槽内绕有一根很长的轻质绳,绳端吊有一质量为m的物体,圆盘处于磁感强度为B.方向垂直盘面的匀强磁场中,在圆盘中心转轴O与边缘之间接有一个电阻R.现将物体由静止释放,则圆盘绕轴O转动的最大角速度是多少?(不计一切摩擦)
在一竖直向下的匀强电场中放一绝缘的光滑半圆轨道,如图所示,在最高点放一质量为m、电荷量为+q的小球,使球从静止开始沿轨道下滑,若场强为E,则小球在轨道最低点对轨道压力为_________.
如图所示,在匀强电场中分布着A、B、C三点,且BC="0.2" m.当把一个电荷量q=10-5 C的正电荷从A点沿直线AB运动到B点时电场力做功为零,从B点移动到C点时,电场力做功为-1.73×10-3 J,求电场的大小、方向.