(3)取地球半径R=6.4×103km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)。
【考点】4F:万有引力定律及其应用;D9:导体切割磁感线时的感应电动势
【专题】12:应用题;32:定量思想;4E:模型法;53C:电磁感应与电路结合.
【分析】(1)根据公式E=BLv求M、N间感应电动势的大小。
(2)根据穿过回路的磁通量是否变化,从而判断小灯泡能否正常发光。
(3)根据万有引力等于向心力,以及重力等于万有引力,分别列式,即可求h。
【解答】解:(1)M、N间感应电动势的大小为:
E=BLv=1.0×10﹣5×20×7.7×103=1.54 V
(2)小灯泡与M、N相连构成闭合电路,穿过回路的磁通量不变,没有感应电流产生,所以小灯泡不能发光。
(3)“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力,则有:
代入数据解得:h≈4×105m
答:(1)M、N间感应电动势的大小E是1.54 V。
(2)小灯泡与M、N相连构成闭合电路,穿过回路的磁通量不变,没有感应电流产生,所以小灯泡不能发光。
(3)“天宫一号”距离地球表面的高度h是4×105m。
【点评】解决本题的关键要建立清晰的物理模型,知道产生感应电流的条件,明确卫星问题常用的两条解题万有引力等于向心力,以及重力等于万有引力。
20.(16分)如图所示,倾角为α的斜面A被固定在水平面上,细线的一端固定于墙面,另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连,B静止在斜面上。滑轮左侧的细线水平,右侧的细线与斜面平行。A、B的质量均为m。撤去固定A的装置后,A、B均做直线运动。不计一切摩擦,重力加速度为g。求:
(1)A固定不动时,A对B支持力的大小N;
(2)A滑动的位移为x时,B的位移大小s;
(3)A滑动的位移为x时的速度大小vx。
【考点】37:牛顿第二定律;6B:功能关系;6C:机械能守恒定律
【专题】11:计算题;32:定量思想;43:推理法;522:牛顿运动定律综合专题.
【分析】(1)依据力的合成法则,结合平衡条件与三角知识,即可求解;
(2)根据运动的合成与分解,结合各自位移存在的几何关系,及三角知识,即可求解;
(3)根据系统只有重力做功,机械能守恒,结合相似三角形,得出速度之比等于位移之比,从而求解。
【解答】解:(1)根据受力分析:重力、支持力与绳子的拉力,
结合力的平行四边形定则,及平衡条件与三角知识,
则斜面的支持力大小为:
N=mgcosα;
(2)撤去固定A的装置后,A、B均做直线运动,根据运动的合成与分解,当A滑动的位移为x时,设B的位移大小s,依据几何关系有:
则有:sx=x(1﹣cosα)
sy=xsinα
(3)因B的下降的高度为sy=xsinα;
根据系统只有重力做功,机械能守恒定律,则有:
如下图所示,画阴影部分的三角形相似,依据位移之比等于速度之比,
答:(1)A固定不动时,A对B支持力的大小mgcosα;