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重力勢能EPmgh實際上是萬有引力勢能在地面附近的近似表達式,其更精確的表達式為EP=-GMm/r,式中G為萬有引力恒量,M為地球質量,m為物體質量,r為物體到地心的距離,并以無限遠處引力勢能為零 現有一質量為m的地球衛(wèi)星,在離地面高度為H處繞地球做勻速圓周運動。已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,地球質量未知,試求:

(1)衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度;

(2)衛(wèi)星的引力勢能;

(3)衛(wèi)星的機械能;

(4)若要使衛(wèi)星能依靠慣性飛離地球(飛到引力勢能為零的地方),則衛(wèi)星至少要具有多大的初速度?

(1)由牛頓運動定律: (2分)

 得:(1分)

⑵由引力勢能的表達式(2分)

⑶衛(wèi)星的機械能應該是衛(wèi)星的動能和勢能之和,即

得(3分)

(1分)

⑷由機械能守恒定律,對地球與衛(wèi)星組成的系統(tǒng),在地球表面的機械能與飛到無限遠處的機械能相等。設初速度至少應為v

(2分)

解得:(1分)


解析:

在衛(wèi)星和地球組成的系統(tǒng)內,機械能是守恒的,衛(wèi)星的動能可通過勻速圓周運動的線速度來求,引力勢能在選擇了無窮遠處為零勢能點后,可以用 來求,機械能為兩者之和。

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源:高考二輪復習物理(2)力與物體的曲線運動 題型:038

(天體與航天器的能量問題)重力勢能EPmgh實際上是萬有引力勢能在地面附近的近似表達式,其更精確的表達式為EP=-GMm/r,式中G為萬有引力恒量,M為地球質量,m為物體質量,r為物體到地心的距離,并以無限遠處引力勢能為零現有一質量為m的地球衛(wèi)星,在離地面高度為H處繞地球做勻速圓周運動.已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,地球質量未知,試求:

(1)衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度;

(2)衛(wèi)星的引力勢能;

(3)衛(wèi)星的機械能;

(4)若要使衛(wèi)星能依靠慣性飛離地球(飛到引力勢能為零的地方),則衛(wèi)星至少要具有多大的初速度?

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科目:高中物理 來源: 題型:

重力勢能EP=mgh實際上是萬有引力勢能在地面附近的近似表達式,其更精確的表達式為EP=-GMm/r,式中G為萬有引力恒量,M為地球質量,m為物體質量,r為物體到地心的距離,并以無限遠處引力勢能為零,F有一質量為m的地球衛(wèi)星,在離地面高度為H處繞地球做勻速圓周運動。已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,地球質量未知,試求:

(1)衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度;

(2)衛(wèi)星的引力勢能;

(3)衛(wèi)星的機械能;

(4)若要使衛(wèi)星能依靠慣性飛離地球(飛到引力勢能為零的地方),則衛(wèi)星至少要具有多大的初速度?

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科目:高中物理 來源: 題型:

用氣墊導軌裝置驗證機械能守恒定律,先非常仔細地把導軌調成水平,然后如圖K26-4所示用墊塊把導軌一端墊高H.滑塊m上面裝有寬度l=3 cm的擋光板,使滑塊由軌道上端任一處滑下,測出它通過光電門G1G2時的速度v1v2,就可以算出它由G1運動到G2過程中動能的增加量ΔEkm(vv);再算出重力勢能的減少量ΔEpmgh,比較ΔEk與ΔEp的大小,便可驗證機械能是否守恒.

 (1)滑塊的速度v1、v2如何求出?滑塊由G1運動到G2下降的高度h如何求出?

(2)若測得圖中L=1 m,s=0.5 m,H=20 cm,m=500 g,滑塊通過G1G2的時間分別為5.0×102 s和2.0×102 s,當地重力加速度g=9.80 m/s2,試判斷機械能是否守恒.

圖K26-4

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科目:高中物理 來源:人教版高三物理驗證機械能手恒定律專項訓練 題型:實驗題

用落體法“驗證機械能守恒定律”的實驗中:(g取9.8 m/s2)

(1)運用公式mv2mgh時對實驗條件的要求是________________.為此目的,所選擇的紙帶第1、2兩點間的距離應接近__________.

(2)若實驗中所用重物質量m=1 kg,打點紙帶如圖所示,打點時間間隔為0.02 s,則記錄B點時,重物速度vB=________,重物動能Ek=________;從開始下落起至B點,重物的重力勢能減小量是__________,由此可得出的結論是____________________________________.

 (3)根據紙帶算出各點的速度v,量出下落距離h,則以為縱軸,以h為橫軸畫出的圖象應是圖中的                                             (  )

【解析】:(1)自由下落的物體在第一個0.02 s內,下落距離

hgt2=2 mm

(2)vB== m/s=0.59 m/s

EkmvB2=×1×0.592 J≈0.174 J

ΔEpmgh=1×9.8×17.9×10-3 J≈0.175 J.

 

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