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科技馆中,有一个模拟万有引力的装置。在如图1所示的类似锥形漏斗固定的容器中,有两个小球在该容器表面上绕漏斗中心轴做水平圆周运动,其运行能形象地模拟了太阳系中星球围

网友投稿  2022-11-05 00:00:00  互联网

◎ 题目

科技馆中,有一个模拟万有引力的装置。在如图1所示的类似锥形漏斗固定的容器中,有两个小球在该容器表面上绕漏斗中心轴做水平圆周运动,其运行能形象地模拟了太阳系中星球围绕太阳的运行。图2为示意图,图3为其模拟的太阳系运行图。图2中离中心轴的距离相当于行星离太阳的距离。

(1)在图3中,设行星A1和B1离太阳距离分别为r1和r2,求A1和B1运行速度大小之比。
(2)在图2中,若质量为m的A球速度大小为v,在距离中心轴为x1的轨道面上旋转,由于受到微小的摩擦阻力,A球绕轴旋转同时缓慢落向漏斗中心。当其运动到距离中心轴为x2的轨道面时,两轨道面之间的高度差为H。求此过程中A球克服摩擦阻力所做的功。

◎ 答案

(1)(2)

◎ 解析


试题分析:(1)设A1和B2的质量分别为m1和m2
根据万有引力定律和牛顿运动定律:  ①     ②)3分
由①②得      ③1分
(2)设小球距离中心轴x2的轨道面速度为v′,由于小球模拟行星运动,则有: ④1分
由动能定理:   ⑤,2分    解得:⑥1分
点评:解决本题的关键掌握万有引力公式,以及会通过动能定理求解复杂过程中功能的变化.

◎ 知识点

    专家分析,试题“科技馆中,有一个模拟万有引力的装置。在如图1所示的类似锥形漏斗固定的容器中,有两个小球在该容器表面上绕漏斗中心轴做水平圆周运动,其运行能形象地模拟了太阳系中星球围…”主要考查了你对  【动能定理】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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