万有引力定律揭示了天体运动的规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。
(1)用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量,随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球的质量为,自转周期为,引力常量为。将地球看作是半径为,质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时,弹簧秤的读数。
a.若在北极上空处称量,弹簧秤的读数为,求比值的表达式(并就的情形算出具体数值,(计算结果保留两位有效数字)
b.若在赤道地面处称量,弹簧秤的读数为,求比值的表达式
(2)设想地球绕太阳公转的半径为,太阳的半径为,地球的半径为,三者均减小为现在的1.0%,太阳和地球的密度均匀且不变,仅考虑太阳和地球之间的相互作用,以现实地球的1年为标准,计算"设想地球"的一年将变为多长?
如图所示的装置叫做阿特伍德机,是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体下落(上升)的加速度总是小于自由落体的加速度g,同自由落体相比,下落相同的高度,所花费的时间要长,这使得实验者有足够的时间从容的观测、研究。已知物体A、B的质量相等均为M,物体C的质量为m,轻绳与轻滑轮间的摩擦不计,轻绳不可伸长且足够长,如果,求:
(1)物体B从静止开始下落一段距离的时间与其自由落体下落同样的距离所用时间的比值。
(2)系统在由静止释放后的运动过程中,物体C对B的拉力。
如图所示,一个质量为M=50kg的运动员和质量为m=10kg的木箱静止在光滑水平面上,从某时刻开始,运动员以vo=3m/s的速度向墙方向推出箱子,箱子与右侧墙壁发生完全弹性碰撞后返回,当运动员接刭箱子后,再次重复上述过程,每次运动员均以vo=3m/s的速度向墙方向推出箱子.求:
①运动员第一次接到木箱后的速度大小;
②运动员最多能够推出木箱几次?
一列简谐横波沿x轴传播,P为x=1m处的质点,振动传到P点开始计时,P点的振动图象如图甲所示.图乙为t=0.6s时的波动图象,求:
①该简谐横波的传播方向及波源的初始振动方向;
②波的传播速度.
如图所示,横截面积S=10cm2的活塞,将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的圆柱形导热气缸内,开始活塞与气缸底都距离H=30cm.在活塞上放一重物,待整个系统稳定后.测得活塞与气缸底部距离变为h=25cm.已知外界大气压强始终为P0=1×105Pa,不计活塞质量及其与气缸之间的摩擦,取g=10rn/s2.求:
①所放重物的质量;
②在此过程中被封闭气体与外界交换的热量.
(12分)如图所示。在xOy平面直角坐标系内,y轴右侧有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=0.05T,虚线AC平行y轴,与y相距d=m,在x轴下方虚线与y轴所夹的区域存在如图所示的有界匀强电场,场强大小E=1V/m,方向与y轴成45o角,比荷
=102C/kg的带正电的粒子,从A(
m,0)点静止释放.粒子所受重力不计.求:
(1)粒子从释放到离开磁场所用时间.
(2)粒子再次到达虚线AC时的纵坐标.