• 1、人类对未知事物的好奇和科学家们的不懈努力,使人类对宇宙的认识越来越丰富。

    (1)开普勒坚信哥白尼的“日心说”,在研究了导师第谷在20余年中坚持对天体进行系统观测得到的大量精确资料后,提出了开普勒三定律,为人们解决行星运动问题提供了依据,也为牛顿发现万有引力定律提供了基础。

    开普勒认为:所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上。行星轨道半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值是一个常量。实际上行星的轨道与圆十分接近,在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理。请你以地球绕太阳公转为例,根据万有引力定律和牛顿运动定律推导出此常量的表达式。

    (2)天文观测发现,在银河系中,由两颗相距较近、仅在彼此间引力作用下运行的恒星组成的双星系统很普遍。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动,周期为T,两颗恒星之间的距离为d,引力常量为G。求此双星系统的总质量。

    (3)北京时间2019年4月10日21时,由全球200多位科学家合作得到的人类首张黑洞照片面世,引起众多天文爱好者的兴趣。

    同学们在查阅相关资料后知道:①黑洞具有非常强的引力,即使以3×108m/s的速度传播的光也不能从它的表面逃逸出去。②地球的逃逸速度是第一宇宙速度的2倍,这个关系对于其他天体也是正确的。③地球质量me =6.0×1024kg,引力常量G= 6.67×10-11N• m 2/ kg 2

    请你根据以上信息,利用高中学过的知识,通过计算求出:假如地球变为黑洞,在质量不变的情况下,地球半径的最大值(结果保留一位有效数字)。(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)

  • 2、如图所示,质量m=1kg的滑块B静止放置于光滑平台上,B的左端固定一轻质弹簧。平台右侧有一质量M=4kg的小车C,其上表面与平台等高,小车与水平面间的摩擦不计。平台左侧的光滑圆弧轨道与平台平滑连接,圆弧轨道半径R=1.6m , 其左侧端点P与圆弧圆心O的连线与竖直方向的夹角θ=60°。现将滑块A从P点由静止开始释放,滑块A滑至平台上挤压弹簧,经过一段时间弹簧恢复原长后,滑块B离开平台滑上小车C,最终滑块B恰好未从小车C上滑落。已知滑块B与小车C之间的动摩擦因数μ=0.4 , 小车的长度L=0.9m , 重力加速度大小g=10m/s2 , 滑块A、B均可视为质点,求:

    (1)滑块B刚滑上小车C时的速度大小v0

    (2)滑块A的质量m0

    (3)该过程中弹簧弹性势能的最大值Ep

  • 3、城市进入高楼时代后,高空坠物已成为危害极大的社会安全问题,由物理学知识可知,即使是很小的物体从高处坠落也可能对人造成严重的伤害。设一个50g的鸡蛋从16楼的窗户自由落下,相邻楼层的高度差约为3m,鸡蛋下落起点距地面的高度约为45m,鸡蛋撞击地面后速度减为0。为便于估算,不计空气阻力,不计与地面撞击过程中鸡蛋的重力,g取10m/s2

    (1)求鸡蛋与地面撞击前的速度大小以及撞击过程中地面对鸡蛋作用的冲量大小;

    (2)若鸡蛋与地面撞击的时间为3×10-3s,求鸡蛋对地面的平均冲击力的大小。

  • 4、2022年第24届冬季奥林匹克运动会将在北京和张家口举行,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图,AO为助滑道,OB为着陆坡。运动员从助滑道上的A点由静止滑下,然后从O点沿水平方向飞出,最后在着陆坡上着陆。已知,着陆坡OB的倾角为37°,O点与着陆点间的距离为75m,重力加速度g取10m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8。将运动员和滑雪板整体看作质点,不计一切摩擦和空气阻力,求:

    (1)运动员从O点飞出到着陆的时间t;

    (2)运动员经过O点时的速度大小v;

    (3)A点与O点的高度差h。

  • 5、(1)某实验小组做验证牛顿第二定律实验. 实验小组中的小华用图所示装置做实验,图中带滑轮的长木板水平放置于桌面,拉力传感器可直接显示所受到的拉力大小.

    小华做实验时,下列操作必要且正确的是

    A.将长木板右端适当垫高,使小车能自由匀速滑动

    B.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录传感器的示数

    C.改变砂和砂桶质量,打出几条纸带

    D.用天平测出砂和砂桶的质量

    E.为了减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量

    (2)实验小组中的小明如图所示的实验装置来做实验.

    ①小明同学平衡了摩擦力后.以砂和砂桶的重力为F,在小车质量M保持不变情况下,不断往桶里加砂,砂的质量最终达到13M , 测小车加速度a,作a-F的图像.下列图线正确的是

    ②图为上述实验中打下的一条纸带,A点为小车刚释放时打下的起始点,每两点间还有四个计时点未画出,打点计时器的频率为50 Hz,则C点的速度为 m/s,小车的加速度为 m/s2.(以上两空均保留一位有效数字)

  • 6、实验测量、数据分析和误差分析是物理实验的重要环节

    (1)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示,其示数L=cm,用螺旋测微器测得该样品的直径如图乙所示,其示数d=mm。

    (2)图1为某同学研究平抛运动的实验装置示意图。小球每次都从斜槽上某位置无初速度释放,并从斜槽末端飞出。改变水平板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,从而根据系列的落点位置可描绘出小球的运动轨迹。关于该实验,下列做法正确的是

    A.斜槽轨道必须光滑

    B.轨道末端必须水平

    C.实验时可以将小球从不同位置由静止释放

    (3)该同学在实验中,将平板依次放在图1中的1、2、3的位置进行实验,1与2的间距等于2与3的间距。通过三次实验,得到小球在水平板上自左向右的三个落点,关于三个落点的分布情况,图2中可能正确的是

    (4)该同学在坐标纸上确定了小球运动轨迹上abc三个点的位置如图所示。已知坐标纸上每个小方格的长度均为l , 重力加速度为g , 若已探究得出小球在水平方向的分运动为匀速直线运动,竖直方向的分运动为自由落体运动,通过3个点的分布可知a(选填“是”或“不是”)小球的抛出点,小球从轨道末端飞出时的初速度v0=

  • 7、中国自行研制、具有完全知识产权的“神舟”飞船,目前已经达到国际第三代载人飞船技术水平。如图所示,其发射过程简化如下:飞船在酒泉卫星发射中心发射,由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上,通过变轨进入预定圆轨道。则(  )

    A、飞船在椭圆轨道上运行时,在A点的加速度比B点的小 B、飞船在椭圆轨道上运行时,在A点的速度比B点的大 C、飞船在椭圆轨道上运行时,在A点的机械能比B点的小 D、飞船在B点通过加速从椭圆轨道进入预定圆轨道
  • 8、蹦床是少年儿童喜欢的一种体育运动,如图,蹦床的中心由弹性网组成,若少年儿童从最高点落下至最低点的过程中,空气阻力大小恒定,则少年儿童(  )

    A、机械能一直减小 B、刚接触网面时,动能最大 C、重力势能的减少量大于克服空气阻力做的功 D、重力势能的减少量等于弹性势能的增加量
  • 9、如图所示,一名运动员在水平面上进行跳远比赛,腾空过程中离水平面的最大高度为1.25m , 起跳点与落地点的水平距离为5m , 运动员可视为质点,不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2 , 则运动员(       )

    A、在空中的运动时间为1.0s B、在最高点时的速度大小为10m/s C、落地时的速度大小为10m/s D、落地时速度方向与水平面所成的夹角为45°
  • 10、如图所示,静止在光滑水平桌面上的物块A和B用轻质弹簧栓接在一起,弹簧处于原长。一颗子弹沿弹簧轴线方向射入物块A并留在其中,射入时间极短。下列说法正确的是(  )

    A、子弹射入物块A的过程中,两物块的动量守恒 B、子弹射入物块A的过程中,子弹对物块A的冲量大小大于物块A对子弹的冲量大小 C、子弹射入物块A的过程中,子弹和物块B的机械能守恒 D、两物块运动过程中,弹簧最短时的弹性势能等于弹簧最长时的弹性势能
  • 11、某市在冬季常见最大风力为9级(风速约20m/s到24m/s)。如图所示的该市某品牌抗风卷帘门面积为S,单位面积所能承受的最大压力为F。设空气密度为ρ,空气吹到卷帘门上速度立刻减为零,则此卷帘门能承受的垂直方向最大风速v等于(  )

    A、FρS B、Fρ C、Fρ D、FρS
  • 12、为了研究超重和失重现象,某同学站在力传感器上做“下蹲”和“站起”的动作,力传感器将采集到的数据输入计算机,可以绘制出压力随时间变化的图线,某次实验获得的图线如图所示,a,b、c为图线上的三点,有关图线的说法可能正确的是(  )

       

    A、a→b→c为一次“下蹲”过程 B、a→b→c为一次“站起”过程 C、a→b为“下蹲”过程,b→c为“站起”过程 D、a→b为“站起”过程,b→c为“下蹲”过程
  • 13、如图所示,把两个相同的小球从离地面相同高度处,以相同大小的初速度v分别沿竖直向下和水平方向抛出,不计空气阻力,则下列说法正确的是(  )

    A、两小球落地时速度相同 B、两小球落地时,重力的瞬时功率相等 C、从小球抛出到落地,重力对两小球做的功不相等 D、从小球抛出到落地,重力对两小球做功的平均功率不相等
  • 14、如图甲所示,用手握住长绳的一端,t=0时刻在手的带动下A点开始上下振动,其振动图像如图乙所示,则下列四幅图中能正确反映t1时刻绳上形成的波形的是(     )

    A、 B、 C、 D、
  • 15、有关运动与相互作用的关系,下列说法正确的是(  )
    A、一个物体速度向东,则其受合力一定向东 B、一个物体速度越大,则其受合力一定越大 C、一个物体受合力为0,则其速度一定为0 D、一个物体受合力越大,则其速度变化一定越快
  • 16、如图所示是某幼儿园的一部直道滑梯,其滑道倾角为θ。一名质量为m的幼儿在此滑道上匀速下滑。若不计空气阻力,则该幼儿(  )

    A、所受摩擦力为mgsinθ B、所受摩擦力为mgcosθ C、对滑道的压力为mgsinθ D、对滑道的压力为mgtanθ
  • 17、下列说法正确的是(  )
    A、动摩擦因数μ的单位是N/kg B、弹簧劲度系数k的单位是N/m C、冲量的单位是kg·m/s2 D、万有引力常量G的单位是N·kg2/m2
  • 18、2023年10月17日,伴随着集结号响起,复旦附中校运动会开幕,运动会中有很多有趣的物理应用,某学习小组对其进行了研究。
    (1)、如图所示,同学踩着轻质滑板(可整体视为质点)以4m/s的速度冲上一足够高的固定光滑斜面,则该同学可以冲到的最高点高度为m。若解除斜面的固定,假设斜面与地面之间光滑,斜面质量与同学质量相等,那么该同学冲到的最高点高度为 m(本题中g取 10m/s2)。

    (2)、为使方阵表演时使用的肥皂泡悬在空中不要落地,有同学找来两块较大的金属板A、B,板A、B平行放置相距为d,并与一电源相连,板间放一质量为m、带电荷量为q的小肥皂泡,开关S闭合后,肥皂泡恰好静止。G为灵敏电流计,以下说法正确的是(  )

    A、若将S断开,则肥皂泡将做自由落体运动,G表中无电流 B、若将S断开,将A向上平移一小段距离,则肥皂泡将静止,G表中无电流 C、若将A向上平移一小段距离,则肥皂泡向下加速运动,G表中有b→a的电流 D、若将A向左平移一小段距离,则肥皂泡仍然静止,G表中有b→a的电流
    (3)、跳绳打在地上使得地面振动,某同学用的传感器截获了一列地表振动横波,已知该波形图沿x轴正方向传播,在t(图中实线)与t+0.6s(图中虚线)两个时刻x轴上-3~3km区间内的波形图如图所示,则下列说法正确的是(  )

    t

    A、该机械波波的波长为6km B、质点振动的最大周期为1.2s C、该机械波波速可能为10km/s D、从t时刻开始计时,x=2km处的质点比x=1.5km处的质点先回到平衡位置
    (4)、某同学研究班级长绳比赛中绳与人的运动,如图所示,为研究方便,把跳绳平直的部分简化成一根垂直纸面的杆子,用A点表示, 杆子沿半径为0.8m的圆匀速顺时针转动,转速为每秒1圈。某同学(可视为一个直立的细圆柱)向左垂直杆子跑入跳绳区域,在绳运动到最右端后开始的14周期内,始终保持身体贴紧跳绳,则同学在这段运动过程中加速度的最大值为m/s2(结果保留2位有效数字)。

    (5)、校运会开幕式上,有班级的方阵表演中使用了气动小火箭,同学们发现每次火箭飞出后,火箭头部都会闪烁发光,同学拆解后对其进行了研究,发现火箭内部结构如图所示。火箭由三部分组成(各部分均能沿轴向运动):

    部件一:外壳和金属板(可视为刚体)总质量,m1=60g

    部件二:轻质弹簧, 其劲度系数 k0=5000N/m

    (弹簧一端固定在金属板上,另一端固定在电路板)

    部件三:触点、电路板和灯泡(可视为刚体) 总质量 m2=30g

    火箭静止时,弹簧处于原长状态,此时触点与金属板的距离为1.2cm。此后只要触点接触到金属板,则灯泡就能持续闪烁一段时间。

    使用时,通过某气动装置在极短时间给火箭外壳一个沿轴线向前的冲量,使得外壳和金属板突然获得向前的速度,火箭飞出。

    (1)触点与金属板接触前,三个部件的总动能;总弹性势能;总机械能。(本问选填“增大”、“减小”或“不变”)

    (2)写出弹簧弹性势能表达式: (用劲度系数k和压缩或伸长量x表示)

    (3)则此冲量至少为多大,才可使得火箭飞出后灯泡发光? (本题中空气阻力与重力忽略不计)

  • 19、《流浪地球》是刘慈欣创作的中篇小说,小说中有很多物理知识的应用。

    故事中“流浪地球计划”分为五个阶段:

    “第一阶段: ……

    第二阶段:……

    第三阶段:地球利用木星的引力弹弓效应,完成最后的加速冲刺,正式踏上流浪之旅。

    第四阶段:地球脱离太阳系后,用500年时间加速至光速的千分之五,并滑行1300年,随后再用700年进行减速。

    第五阶段:地球泊入目标恒星系,成为目标恒星系的新行星。

    本计划将持续“一百代人”,尽管我们不知道4.2光年外的新太阳会带来什么样的家园,但从今天开始,人类的勇气与坚毅将永刻于星空之下。”

    (1)、已知太阳与地球的距离 r=1.50×1011m则地球公转的线速度为 km/s;已知太阳与木星的距离 r=5.20r , 则木星公转的线速度为 km/s。(本题结果保留3 位有效数字)
    (2)、霍曼转移轨道(Hohmann transfer orbit)是一种变换太空船轨道的方法。在电影《流浪地球》中,利用霍曼转移轨道,可用最少的燃料将地球送达木星轨道,最终逃出太阳系。如图所示,利用地球上的万台超级聚变发动机瞬间点火,使地球在地球轨道Ⅰ上的P点加速,进入椭圆轨道Ⅱ,再在椭圆轨道上的Q点瞬间点火,从而进入木星轨道Ⅲ。关于地球的运动,下列说法中正确的是(  )

    A、在椭圆轨道上经过P的速度小于经过Q 的速度 B、在轨道Ⅱ上经过P的动能大于在轨道Ⅲ上经过Q的动能 C、在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D、在轨道Ⅱ上经过P的加速度等于在椭圆轨道上经过P的加速度
    (3)、太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列四幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是lgTT0纵轴lgRR0 , 这里T和 R 分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径,T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。下列4幅图中正确的是(  )
    A、 B、 C、 D、
    (4)、电影中地球的目标恒星系中心有一颗质量为太阳2倍的新恒星。假设地球绕新恒星做匀速圆周运动,且地球到这颗新恒星中心的距离是地球到太阳中心的距离的2倍。则地球绕新恒星的运动与绕太阳的运动相比,下列说法正确的是(  )
    A、万有引力是绕太阳的0.25 倍 B、周期是绕太阳的2倍 C、线速度是绕太阳的 0.25 倍 D、向心加速度是绕太阳的 2 倍
    (5)、“引力弹弓效应”是小质量天体利用大质量天体的引力大幅获得动能的一种方法。如图所示,在太阳系中观察此效应,已知木星是地球质量的三百余倍,木星在轨道上公转速度记为v1 , 若使地球从很远的距离以v2的速度面对面冲向木星(运动方向会稍微错开一定距离以免相撞),则地球飞离木星很远距离后的速度v3约为(结果用v1、v2表示)该引力弹弓效应中,地球、木星系统的初末状态动量守恒、动能守恒,可类比一条直线上大质量钢球与小质量钢球的完全弹性碰撞。

  • 20、电影《火星救援》由安迪·威尔的同名小说改编,讲述了由于一场沙尘暴,马克与他的团队失联,孤身一人置身于火星面临着飞船损毁,想方设法回地球的故事。影片中展现了人类强大的意志力和智慧,很多剧情包含了很多物理学知识,引人入胜。

    (1)、万有引力常量G,是天文学中重要的常数,万有引力常量G的单位用国际单位制中的基本单位可表示为
    (2)、以下物理量中是矢量的是(  )
    A、速度 B、角速度 C、电流 D、电场强度
    (3)、如图所示,电影中马克被困火星后只能通过自制的通信装置与地球联系。该通信装置可简化成一个绕O点自由转动的指针,指针转速为每1分钟旋转1圈,且可随时切换转动方向(顺时针或逆时针)。在以O点为圆心的圆周上等角度的分布着号码牌0~9,如要向地面传送信息“104”则需要将指针依次指向号码1-0-4,认为指针始终匀速转动,则从指针指向1开始计时,直至指针指向4所需的最短时间(  )

    A、15s B、24s C、25s D、30s
    (4)、电影中,漂浮在太空中的宇航员与飞船相距7.5m,开始时宇航员和飞船保持相对静止,救援飞船无法移动,为了在 100s内到达飞船,男主角剪破自己的宇航服,反向喷出气体使自己飞向飞船。假设气体以50m/s的速度一次性喷出,宇航员连同装备共100kg,喷出气体的质量至少约为(  )
    A、0.1kg B、0.15kg C、0.2kg D、0.25kg
    (5)、电影中马克驾驶火星车在火星表面行驶了3200km最终抵达撤离点。关于火星车的机动性能我们做如下计算:设火星车质量为3000kg,额定功率120kW,火星车在运动时受到恒定阻力 6000N。由于载有精密仪器,火星车加速度不得超过 2m/s2

    (1)求火星车所能达到的最大速度。

    (2)求火星车从静止开始,维持最大加速度加速的最长时间。

    (3)求火星车从静止开始加速,通过 750m所需的最短时间。(假设火星车最后已接近匀速状态)

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