由于高一物理必修二主要涉及的是天体运动和重力与向心力的关系等内容,因此以下提供两道与此相关的例题和计算题作为参考。
例题:
【例1】(选择题)某行星和地球绕太阳公转周期之比为2:1,求该行星和地球绕太阳公转的轨道半径之比。
【分析】
行星和地球绕太阳公转均可以看做是匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式即可求出半径之比。
【解答】
由 $G\frac{Mm}{r^{2}} = m\frac{4\pi^{2}}{T^{2}}r$ 可得 $r = \sqrt[3]{\frac{GMT^{2}}{4\pi^{2}}}$
所以 $\frac{r_{行}}{r_{地}} = \sqrt[3]{\frac{T_{行}^{2}}{T_{地}^{2}}} = \sqrt[3]{\frac{4}{1}} = \frac{2}{1}$
【例2】(计算题)某行星质量为M,半径为R,万有引力常量为G,一个人造卫星在距行星表面高为h的轨道上做匀速圆周运动,求:
(1)该卫星的运行周期;
(2)该行星的质量;
(3)若行星的自转周期为T,行星表面有一颗质量为m的物体,它受到的万有引力多大?
计算题解答:
(1)由万有引力提供向心力得 $G\frac{Mm}{(R + h)^{2}} = m\frac{4\pi^{2}}{T^{2}}(R + h)$
解得 $T = 2\pi\sqrt{\frac{(R + h)^{3}}{GM}}$
(2)由 $GM = gR^{2}$ 可得行星的质量 $M = \frac{gR^{2}}{G}$
其中 $g$ 为行星表面重力加速度。
(3)行星表面物体受到的万有引力等于重力,即 $F = mg$
以上就是高一物理必修二的部分例题和相关内容,希望能对你有所帮助。
计算题:某行星质量为M,半径为R,万有引力常量为G,一个人造卫星在距行星表面高为h的轨道上做匀速圆周运动。求该卫星的线速度大小。
【分析】
卫星在行星表面附近做匀速圆周运动时,由万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可。
【解答】
由万有引力提供向心力得 $G\frac{Mm}{(R + h)^{2}} = m\frac{v^{2}}{R + h}$ 卫星的线速度大小 $v = \sqrt{\frac{GM}{R + h}}$。
【例题】
在某次跳高比赛中,运动员在越过横杆后,以初速度v0=8m/s沿竖直方向向下运动。在离横杆下沿高度为h的地方开始以加速度a=5m/s²做匀加速直线运动,求:
(1)运动员经多长时间落到地面?
(2)运动员在加速阶段和减速阶段的时间分别是多少?
【分析】
(1)根据速度时间关系求解时间;
(2)根据位移时间关系求解加速和减速阶段的时间。
【解答】
(1)根据速度时间关系可得:$v_{t}^{2} = 2ah$,解得:$t = \frac{v_{0} + v_{t}}{a} = \frac{8 + 0}{5}s = 1.6s$;
(2)加速阶段位移为:$x_{1} = \frac{v_{0}^{2}}{2a} = \frac{64}{10}m = 6.4m$,减速阶段位移为:$x_{2} = \frac{v_{t}^{2}}{2a} = \frac{64}{5}m = 12.8m$,加速和减速阶段时间相等,设为$t^{\prime}$,则有:$x_{1} + x_{2} = h$,解得:$t^{\prime} = \frac{x_{2} - x_{1}}{v_{t}} = \frac{12.8 - 6.4}{8}s = 0.9s$。
【例题】
一物体从静止开始做匀加速直线运动,已知它在第1s内的位移为s,则该物体运动的加速度大小为多少?它在第3s内的位移是多少?
【分析】
根据匀变速直线运动的规律求解加速度大小和第3s内的位移。
【解答】
根据匀变速直线运动的规律可得:$s = \frac{1}{2}at^{2}$,解得:$a = \frac{2s}{t^{2}}$;它在第3s内的位移等于前3s内的位移减去前2s内的位移,即:$x_{3} = \frac{1}{2}a(3^{2}) - \frac{1}{2}a(2^{2}) = \frac{9}{2}s$。
高一物理必修二主要涉及天体运动、万有引力、向心力、圆周运动和离心运动等内容。以下是一些常见的计算题和相关例题:
计算题:
1. 一颗人造卫星在离地面高为h的地方绕地球做匀速圆周运动,已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,求该卫星的线速度大小。
例题:
假设一颗人造卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动,已知卫星的质量为m,求卫星的线速度大小。
分析:
根据万有引力提供向心力,可得:$G\frac{Mm}{R^{2}} = m\frac{v^{2}}{R}$,又因为$mg = G\frac{Mm}{R_{}^{2}}$,联立解得卫星的线速度大小为v = \sqrt{gR}。
解答:
根据题意,已知人造卫星离地面高为h,设其线速度大小为v_{1},由万有引力提供向心力可得:
$G\frac{Mm}{(R + h)^{2}} = m(R + h)\frac{v_{1}^{2}}{R}$
又因为$mg = G\frac{Mm}{R_{}^{2}}$,联立解得卫星的线速度大小v_{1} = \sqrt{\frac{gR(R + h)}{R + h}}。
练习:
根据上述例题的方法,求出另一颗人造卫星在离地面高为H的地方绕地球做匀速圆周运动的线速度大小。
答案:需要知道更多具体信息才能解答。
以上是高一物理必修二的一些常见计算题和例题,希望对你有所帮助。当然,要掌握这些知识,还需要多做习题,加强理解和记忆。
