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高中 | 引力势能题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第六章 万有引力与航天
6.4 万有引力理论的成就
引力势能
随着技术的发展,人类望向星空的视角已经从地面来到了太空。
某太空望远镜拍摄的星空照片中呈现如图所示的星芒。则该望远镜成像光路上的障碍物分布情况可能为(白色表示透光、黑色表示障碍物)$(\qquad)$






由照片中星芒的形状可知,星点周围出现了“四条”彼此成直角或对角的衍射条纹(看上去像“$+$”和“$\times $”重叠)。选项$E$所示的中心圆面被四条径向黑线(障碍物)分割,最符合该衍射现象。
故选:$\rm E$。
我们接收到的恒星星光的光谱多为吸收光谱,其形式为$(\qquad)$



恒星光谱在大范围内接近连续分布,但由于恒星大气中某些原子的吸收作用,会在连续背景上出现若干吸收线$($暗线$)$,因此属于“在连续谱背景上带暗线”的吸收光谱。选项$\rm A$所示为线状谱,选项$\rm B$所示为吸收状谱,选项$\rm C$所示为连续谱。
故选:$\rm B$。
由于光电效应,太空望远镜很容易在太阳辐射下带 (填写电荷种类)。望远镜表层与无穷远处的电势差在增大为$U$后将保持不变,已知太阳辐射中频率大于$\nu$的电磁波的影响均可忽略,普朗克常数为$h$,元电荷为$e$,望远镜表层材料发生光电效应的极限频率为$\nu_{0}$,则$U=$ 。
望远镜在太阳辐射下易因光电效应而失去电子,故会带正电。
当望远镜表面的正电累积到一定程度后,被剥离电子所能获得的最大动能恰好被表面与无穷远之间的电势差所抵消,电势差保持稳定。由光电效应方程$E_{k}=h\nu-h\nu_{0}$
又$−eU=0- E_{k}$
得 $U=\dfrac{h\left( v-v_{0} \right)}{e}$。
如图为一质量为$m$的太空望远镜的引力势能$E_{p}$与可能的轨道半径$r$之间的关系图线。试在图中分别画出该望远镜绕地球匀速圆周运动的动能$E_{k}$和机械能$E$随$r$变化的关系图线。(取无穷远处引力势能为零,仅考虑地球引力作用)


只考虑地球引力、取无穷远处引力势能 $E_p→0$。对半径为$r$的匀速圆周轨道。引力势能$E_{{p}}=- \dfrac{GMm}{r}$(图中已给出,为负值随 $r$ 增大趋近于$0$)。
根据$G\dfrac{Mm}{r^{2}}=m\dfrac{v^{2}}{r}$
又$E_{{k}}=\dfrac{1}{2}mv^{2}$
得动能$E_{\text{k}}=G\dfrac{Mm}{2r}$作图时它在横轴上方,且数值为$|E_p|$ 的一半。机械能$E=E_p+E_k=- \dfrac{GMm}{2r}$
在图上仍为负值,随 $r$ 增大也趋近于$0$。在给定坐标图中,$E_k$曲线应在横轴上方且与 $|E_p|$成正比,$E$ 曲线在横轴下方且数值恰为 $E_p$ 的一半(负值),都随$r$增大逐渐逼近零。该望远镜绕地球匀速圆周运动的动能$E_{k}$和机械能$E$随$r$变化的关系图线如图所示

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