利用物理模型對復(fù)雜現(xiàn)象進(jìn)行分析,是重要的科學(xué)思維方法。
已知太陽的質(zhì)量為M,半徑為R,萬有引力常量為G。
(1)太陽的外層大氣不斷向四周膨脹,形成由太陽徑向向外的粒子流,通常被稱為太陽風(fēng)。關(guān)于太陽風(fēng)的成因,一種觀點(diǎn)認(rèn)為:由于太陽外層溫度高,粒子的動能較大,能夠克服太陽的引力向外層空間運(yùn)動。
a.已知質(zhì)量為m的粒子與太陽中心相距r時具有的引力勢能為Ep=-GMmr(以無窮遠(yuǎn)處勢能為零)。忽略粒子間的相互作用。求在距離太陽中心2R處、質(zhì)量為m的粒子,為了脫離太陽引力的束縛所需的最小速率vm。
b.太陽風(fēng)會造成太陽質(zhì)量的損失。已知太陽風(fēng)粒子的平均質(zhì)量為m,探測器在距離太陽r處探測到該處單位體積內(nèi)太陽風(fēng)粒子的數(shù)目為n,太陽風(fēng)粒子在探測器周圍的平均速率為v。求單位時間內(nèi)太陽因太陽風(fēng)而損失的質(zhì)量Δm。
(2)彗星的彗尾主要由塵埃粒子和氣體組成。一種觀點(diǎn)認(rèn)為:太陽光輻射的壓力和太陽的引力,對彗尾塵埃粒子的運(yùn)動起關(guān)鍵作用。假定太陽光的輻射功率P0恒定,塵埃粒子可視為密度相同、半徑不都相等的實(shí)心球體,輻射到粒子上的太陽光被全部吸收,太陽光的能量E、動量P、光速c的關(guān)系為P=Ec。
如圖所示,當(dāng)彗星運(yùn)動到A處,部分塵埃粒子被釋放出來,不再沿彗星軌道運(yùn)動。已知沿軌道切線方向釋放的三個塵埃粒子,分別沿直線Ab和曲線Aa、Ac運(yùn)動。關(guān)于造成這三個塵埃粒子軌跡分開的原因,有同學(xué)認(rèn)為是它們被釋放出來時的速度大小不同所致。請分析說明該同學(xué)的結(jié)論是否正確。
E
p
=
-
G
M
m
r
P
=
E
c
【考點(diǎn)】引力勢能及其應(yīng)用;動量守恒與能量守恒共同解決實(shí)際問題.
【答案】(1)a.為了脫離太陽引力的束縛所需的最小速率vm為;
b.單位時間內(nèi)太陽因太陽風(fēng)而損失的質(zhì)量為4πr2nmv。
(2)該同學(xué)的結(jié)論不正確,造成三個塵埃粒子軌跡分開的原因時因?yàn)榱W影霃讲煌?,見解析?/div>
GM
R
b.單位時間內(nèi)太陽因太陽風(fēng)而損失的質(zhì)量為4πr2nmv。
(2)該同學(xué)的結(jié)論不正確,造成三個塵埃粒子軌跡分開的原因時因?yàn)榱W影霃讲煌?,見解析?/div>
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:85引用:4難度:0.4
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1.我國已相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程.某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想:如圖所示,將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上,與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動的飛船對接,然后由飛船送“玉兔”返回地球.設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m,月球半徑為R,月面的重力加速度為g月.以月面為零勢能面,“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為Ep=
,其中G為引力常量,M為月球質(zhì)量.若忽略月球的自轉(zhuǎn),從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為( )GMmhR(R+h)發(fā)布:2025/1/11 8:0:2組卷:92引用:1難度:0.9 -
2.2013年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接,“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大工程.某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想:如圖所示,將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上,與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動的飛船對接,然后由飛船送“玉兔”返回地球,已知“玉兔”質(zhì)量為m,月球半徑為R,月球的質(zhì)量為M,引力常量為G,以月球表面為零勢能面,“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為Ep=
,忽略月球的自轉(zhuǎn).求:GMmhR(R+h)
(1)月球的第一宇宙速度;
(2)從開始發(fā)射到對接完成,返回系統(tǒng)需要對“玉兔”做的功.發(fā)布:2025/1/11 8:0:2組卷:27引用:1難度:0.3 -
3.2013年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想:如圖,將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上,與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動的飛船對接,然后由飛船送“玉兔”返回地球。設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m,月球半徑為R,月面的重力加速度為g月.以月面為零勢能面?!坝裢谩痹趆高度的引力勢能可表示為EP=G
,其中G為引力常量,M為月球質(zhì)量,若忽略月球的自轉(zhuǎn),從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為( ?。?/h2>MmhR(R+h)發(fā)布:2025/1/11 8:0:2組卷:141引用:4難度:0.9
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