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5.地球半径R,在距球心r处有一同步卫星(r>R),另有一半径为2R的星球A,在距离其球心3r处也有一同步卫星,它的周期是48h,那么星球A平均密度与地球平均密度的比值为多少?

分析 根据万有引力提供向心力$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=mr\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}$,求出天体的质量,再求出密度,看与什么因素有关.从而得出密度之比.

解答 解:根据万有引力提供向心力,有:$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=mr\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}$,
天体的质量:$M=\frac{4{π}^{2}{r}^{3}}{G{T}^{2}}$,
体积为:V=$\frac{4}{3}π{R}^{3}$,
密度为:$ρ=\frac{M}{V}$=$\frac{3π{r}^{3}}{G{T}^{2}{R}^{3}}$,
因为地球的同步卫星和星球A的同步卫星的轨道半径比为1:3,地球和星球A的半径比为1:2,两同步卫星的周期比1:2.所以A星球平均密度与地球平均密度的比值为:
$\frac{{ρ}_{2}}{{ρ}_{1}}=\frac{(3r)^{3}}{{r}^{3}}×\frac{{R}^{3}}{(2R)^{3}}×\frac{2{4}^{2}}{4{8}^{2}}$=$\frac{27}{32}$.
答:星球A平均密度与地球平均密度的比值为27:32.

点评 解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论,并能灵活运用,结合天体体积求出密度的表达式是关键.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

15.如图所示,光滑金属导轨固定在水平面内,两导轨间的距离为0.5m,垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感强度B=1T,电阻R1=R2=10Ω,导轨上有一质量m=0.1kg的金属杆ab,导轨和杆的电阻不计.若使杆以初速度10m/s向右运动,试求:
(1)金属杆ab开始运动时所受磁场力的大小和方向;
(2)设导轨足够长,试分析ab杆的整个运动过程,并求出在电阻R1、R2上产生的总热量.

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16.在实验中,如果只将细绳换成橡皮筋,其他步骤没有改变,那么实验结果是否会发生变化?(  )
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13.如图,质量m为10kg的物体,放在水平地面上,在20N的水平拉力F1作用下,物体沿水平地面做匀速直线运动,若改用与水平方向成37°斜向上的拉力F2,则要使物体仍保
持匀速直线运动,求物体与水平地面间的动摩擦因数及拉力F2的大小(g=10m/s2).

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20.如图所示,用力F将一个木块压在倾斜板上静止不动,则木块(  )
A.有可能只受两个力作用B.有可能只受三个力作用
C.必定受四个力作用D.以上说法都不对

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10.下列物理量都是矢量的是(  )
A.力、位移、速度B.速度、加速度、时间
C.力、速度、温度D.质量、时间、加速度

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

17.实验室准备有以下器材:
A.待测电池组(电动势2.5~3.0V'内电阻1.0~1.5Ω)
B.电压表(量程3V,内阻约3000Ω)
C.电流表(量程100mA,内阻rA=4Ω)
D.定值电阻(电阻R1=lΩ)
E.定值电阻(电阻R2=10Ω)
F.滑动变阻器(阻值0~10Ω)
G.滑动变阻器(阻值0~500Ω)
H.开关一个,导线若干条
为了较精确地测出某干电池组的电动势和内电阻,某同学设计了如图甲所示的实验电路.

①请在答题卡上相应的位置,按实验电路图用笔画线连接图乙中的实物;
②滑动变阻器应选F(填器材序号字母),定值电阻应选D(填器材序号字母);
③该同学利用测量的数据作出了图丙所示的电压表示数U与电流表示数,的关系图线.根据图线可知:电池组的电动势E=2.9V,内电阻r=1.4Ω.(结果取两位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

14.用如图所示的实验装置可以探究加速度与力、质量的关系.小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子)记为M,沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子)记为m.
(1)实验装置图中,木板明显出现倾斜,这样做的目的是:为了平衡摩擦力;
(2)验证“在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比”.
从盒子中取出一些沙子,装入沙桶中,称量并记录沙桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a则从打点纸带中计算得到.多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.以合外力F为横轴、加速度a为纵轴画出a-F图象,图象是点的直线.
①a-F图象斜率的物理意义是$\frac{1}{m+M}$.
②实验中把沙桶的总重力mg当作合外力F,沙桶的总质量m和小车的总质量是否需要满足某种关系:不需要(填“需要”或“不需要”)

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

15.一倾角θ=30°的光滑斜面下端与水平传送带相连,一工件从h=0.20m高处的A点由静止滑下后到达B点的速度为v1,接着以v1滑上水平放置的传送带.已知:传送带长L=15m,向右保持v0=4.0m/s的运行速度不变,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.20,g=10m/s2,空气阻力不计,工件可看成质点.求:

(1)求工件从A点由静止下滑到离开传送带C点所用的时间.
(2)假设传送带是白色的,工件为一煤块,则工件从B滑到C的过程中,在传送带上留下黑色痕迹的长度S=?

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