在科幻电影《流浪地球》中,由于太阳极速衰老膨胀即将吞噬地球,所以人类要把地球“推”离太阳系,而要想实现这一步,首先要让地球停止自转。人类采用的办法是在赤道上假设若干台大功率“转向发动机”,利用核聚变反应中释放的能量将燃烧物质以极高的速度抛射到太空,利用“反冲力”使地球转动逐渐减慢。已知每台“转向发动机”在单位时间内能将质量为m0的物质以相对地球速度v抛出,地球质量为,半径为,自转角速度为。
(1)如图所示,大圆表示地球赤道,弯曲箭头表示地球自转方向,小圆圈表示转向发动机的位置。要想获得最大的转动力矩,使减速效果最好,请你用箭头在途中A点标出燃烧物质的抛射方向___________。
(2)若转向发动机都按照产生最大力矩方向抛射物质,求每台转向发动机获得的平均反冲力F的大小___________。(说明:地球减速是个漫长的过程,但在研究反冲力时,可认为地球自转速度不变)
(3)为了计算在赤道上要假设多少台“转向发动机”,需用到与刚体(理想化模型,即形状和大小完全不变的物体)转动相关的物理知识。虽然我们在高中阶段没有学习关于刚体的动力学知识,但是我们可以通过“类比”的方法来认识它。
a.我们学过质点平动的动力学方程:。相应地,在刚体转动中,有 ,其中,M表示力矩,表征外力对刚体的转动效果;I为刚体的“转动惯量”,与平动中的质量m相对应,表征刚体转动状态改变的难易程度。对于质量均匀分布的刚体而言,,m为球体质量,R为球体半径,地球可视为质量分布均匀的刚体。到目前为止,你可能还不知道所代表的物理含义,但它也可以表示为某个物理量变化率的形式,与平动中的加速度a对应。请你利用所学知识并结合题目信息,猜想“”所代表的物理量,简要写出猜想理由并说明所代表的物理量的含义___________。
b.若要求在T时间内停止自转,求赤道上至少要安装转向发动机的个数N___________。
高二物理解答题困难题
在科幻电影《流浪地球》中,由于太阳极速衰老膨胀即将吞噬地球,所以人类要把地球“推”离太阳系,而要想实现这一步,首先要让地球停止自转。人类采用的办法是在赤道上假设若干台大功率“转向发动机”,利用核聚变反应中释放的能量将燃烧物质以极高的速度抛射到太空,利用“反冲力”使地球转动逐渐减慢。已知每台“转向发动机”在单位时间内能将质量为m0的物质以相对地球速度v抛出,地球质量为,半径为,自转角速度为。
(1)如图所示,大圆表示地球赤道,弯曲箭头表示地球自转方向,小圆圈表示转向发动机的位置。要想获得最大的转动力矩,使减速效果最好,请你用箭头在途中A点标出燃烧物质的抛射方向___________。
(2)若转向发动机都按照产生最大力矩方向抛射物质,求每台转向发动机获得的平均反冲力F的大小___________。(说明:地球减速是个漫长的过程,但在研究反冲力时,可认为地球自转速度不变)
(3)为了计算在赤道上要假设多少台“转向发动机”,需用到与刚体(理想化模型,即形状和大小完全不变的物体)转动相关的物理知识。虽然我们在高中阶段没有学习关于刚体的动力学知识,但是我们可以通过“类比”的方法来认识它。
a.我们学过质点平动的动力学方程:。相应地,在刚体转动中,有 ,其中,M表示力矩,表征外力对刚体的转动效果;I为刚体的“转动惯量”,与平动中的质量m相对应,表征刚体转动状态改变的难易程度。对于质量均匀分布的刚体而言,,m为球体质量,R为球体半径,地球可视为质量分布均匀的刚体。到目前为止,你可能还不知道所代表的物理含义,但它也可以表示为某个物理量变化率的形式,与平动中的加速度a对应。请你利用所学知识并结合题目信息,猜想“”所代表的物理量,简要写出猜想理由并说明所代表的物理量的含义___________。
b.若要求在T时间内停止自转,求赤道上至少要安装转向发动机的个数N___________。
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今年春节上映的国产科幻大片《流浪地球》中有这样的情节:为了自救,人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划,即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机,推动地球离开太阳系,用2500年的时间奔往另外一个栖息之地。这个科幻情节中里有反冲运动的原理。现实中的下列运动,属于反冲运动的有( )
A. 汽车的运动 B. 直升飞机的运动
C. 火箭的运动 D. 反击式水轮机的运动
高二物理多选题简单题查看答案及解析
今年春节上映的国产科幻大片《流浪地球》中有这样的情节:为了自救,人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划,即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机,推动地球离开太阳系,用2500年的时间奔往另外一个栖息之地.这个科幻情节中里有反冲运动的原理.现实中的下列运动,属于反冲运动的有( )
A.汽车的运动 B.直升飞机的运动
C.火箭的运动 D.反击式水轮机的运动
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科学家早已预言,太阳在50亿年后会膨胀成一颗红巨星,届时吞噬掉离太阳最近的二颗行星,地球地面的温度将升高到今天的两三倍,最后变成白矮星。而质量比太阳大得多的恒星,最终会归结于中子星或黑洞。中子星的密度是如此之大,平均每立方厘米的质量竟为一亿吨之巨!科学家表示,太阳膨胀会使地球的生物生存区域重新分布。大约20亿年后,太阳就会使地球变得不再适合生存。
(1)在太阳演化为红巨星的膨胀过程中,地球会变得不适合生物生存,你认为其主要原因是______________________________________.
(2)大恒星归结为中子星后,原来的原子结构不复存在。你觉得原来的原子结构中的原子核内的质子和核外电子所带的电荷,到哪里去了呢?你的猜想是____________________________________.
(3)铀-235的原子核在发生裂变时能放出大量的能量。铀核的密度也是非常巨大的,大约是_________________千克/米3,你得出的依据是____________________________.
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国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象,从而导致人类无法生存,决定移民到半人马座比邻星的故事。据科学家论证,太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,当太阳内部达到一定温度时,会发生“核燃烧”,其中“核燃烧”的核反应方程为,方程中X表示某种粒子,是不稳定的粒子,其半衰期为T,则下列说法正确的是( )
A. X粒子是
B. 若使的温度降低,其半衰期会减小
C. 经过2T,一定质量的占开始时的
D. “核燃烧”的核反应是裂变反应
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国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象,从而导致人类无法生存,决定移民到半人马座比邻星的故事。据科学家论证,太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,当太阳内部达到一定温度时,会发生“核燃烧”,其中“核燃烧”的核反应方程为,方程中X表示某种粒子,是不稳定的粒子,其半衰期为T,则下列说法正确的是( )
A. X粒子是
B. 若使的温度降低,其半衰期会减小
C. 经过2T,一定质量的占开始时的
D. “核燃烧”的核反应是裂变反应
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干燥的天气里,在阳光下用塑料梳子梳理干燥的头发,越梳头发越蓬松,主要原因是( )
A. 头发散失了水分后变得坚硬
B. 由于摩擦起电,头发带了同种电荷互相排斥
C. 太阳照射和摩擦产生的热使头发膨胀
D. 梳子的机械分离作用使各根头发彼此分开
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某研究性学习小组首先根据小孔成像原理估测太阳半径,再利用万有引力定律估算太阳的密度.准备的器材有:①不透光圆筒,一端封上不透光的厚纸,其中心扎一小孔,另一端封上透光的薄纸;②毫米刻度尺.已知地球绕太阳公转的周期为T,万有引力常量为G.要求:(1)简述根据小孔成像原理估测太阳半径R的过程.(2)利用万有引力定律推算太阳密度.
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干燥的天气里,在阳光下用塑料梳子梳理干燥的头发,越梳头发越蓬松,主要原因是( )
A.头发散失了水分后变得坚硬
B.由于摩擦起电,头发带了同种电荷互相排斥
C.太阳照射和摩擦产生的热使头发膨胀
D.梳子的机械分离作用使各根头发彼此分开
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在地球大气层外有很多太空垃圾绕地球做匀速圆周运动,每到太阳活动期,由于受太阳的影响,地球大气层的厚度开始增加,而使得部分垃圾进入大气层,开始做靠近地球的向心运动,产生这一结果的原因是:
A.由于太空垃圾受到地球引力减小而导致的向心运动
B.由于太空垃圾受到地球引力增大而导致的向心运动
C.地球的引力提供了太空垃圾做匀速圆周运动所需的向心力,所以产生向心运动的结果与空气阻力无关
D.由于太空垃圾受到空气阻力而导致的向心运动
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