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高中 | 单摆的周期题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-4
第十一章 机械振动
11.4 单摆
单摆的周期
北斗卫星导航系统是由中国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。如图,$a$、$b$、$c$为北斗系统的三颗卫星,已知它们绕地球做匀速圆周运动的半径分别为$r_{a}$、$r_{b}$、$r_{c}$,且$r_{a}=r_{b}\gt r_{c}$。
导航卫星的发射速度应$(\quad\ \ \ \ )$。
小于第一宇宙速度
","大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度
","大于第二宇宙速度
"]要将导航卫星送入围绕地球的稳定轨道,其发射速度应大于第一宇宙速度,又必须小于第二宇宙速度,否则会逃逸。
故选:$\rm B$。
运载火箭将卫星从地面发射时,假设在舱内放置一个单摆,此时单摆周期$(\quad\ \ \ \ )$在地面时的周期。
小于
","大于
","等于
"]火箭发射时,舱内单摆所受的等效重力加速度大于重力加速度$g$,根据单摆周期公式$T= 2\pi\sqrt{\dfrac{L}{g}}$可得单摆的周期小于在地面时的周期。
故选:$\rm A$。
卫星$a$、$b$、$c$的线速度分别为$v_{a}$、$v_{b}$、$v_{c}$,角速度分别为$\omega_{a}$、$\omega_{b}$、$\omega_{c}$,则$(\quad\ \ \ \ )$。
$\\dfrac{v_{a}}{v_{c}}=\\sqrt{\\dfrac{r_{a}}{r_{c}}}$
","$\\dfrac{v_{b}}{v_{c}}=\\sqrt{\\dfrac{r_{c}}{r_{b}}}$
","$\\dfrac{\\omega_{a}}{\\omega_{c}}=\\sqrt{\\dfrac{r_{a}}{r_{c}}}$
","$\\dfrac{\\omega_{b}}{\\omega_{c}}=\\sqrt{\\dfrac{r_{c}}{r_{b}}}$
"]由万有引力提供向心力$G\dfrac{Mm}{r^{2}} =m\dfrac{v^{2}}{r}=mr\omega^{2}$
可得$v=\sqrt{\dfrac{GM}{r}}$,$\omega=\sqrt{\dfrac{GM}{r^{3}}}$
则$\dfrac{v_{a}}{v_{c}}=\sqrt{\dfrac{r_{c}}{r_{a}}}$,$\dfrac{v_{b}}{v_{c}}=\sqrt{\dfrac{r_{c}}{r_{b}}}$,$\dfrac{\omega_{a}}{\omega_{c}}=\sqrt{\dfrac{r_{c}^{3}}{r_{a}^{3}}}$,$\dfrac{\omega_{b}}{\omega_{c}}=\sqrt{\dfrac{r_{c}^{3}}{r_{b}^{3}}}$
故选:$\rm B$。
若卫星$b$与卫星$c$质量相同,则卫星$b$的机械能$(\quad\ \ \ \ )$卫星$c$的机械能。
大于
","等于
","小于
"]规定无穷远处为零势能点,则卫星的机械能为$E=\dfrac{1}{2}mv^{2}+\left(-\dfrac{GMm}{r}\right)=- \dfrac{GMm}{2r}$
因为$r_{b}\gt r_{c}$
所以$E_{b}\gt E_{c}$
所以卫星$b$的机械能大于卫星$c$的机械能。
故选:$\rm A$。
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