【知识点详解】
1. 牛顿物理学:在物理学历史上,牛顿是伟大的科学家,他并未提出“日心说”,那是哥白尼的贡献。开普勒发现了行星运动三定律,而牛顿则建立了万有引力定律,卡文迪许通过扭秤实验测量出了引力常量的数值。
2. 牛顿力学的应用范围:牛顿力学适用于宏观物体低速运动的情况,对于高速接近光速的物体或微观粒子,牛顿力学的局限性显现,需要相对论和量子力学来补充和完善。相对论在一定程度上弥补了牛顿力学的局限性,但牛顿力学在很多领域依然具有重要的实用价值,并非过时的理论。
3. 天体运动和轨道特性:“天宫二号”比“天宫一号”轨道高度更高,根据开普勒第三定律,轨道半径越大,周期越长,线速度越小,角速度也越小。因此,A、B、C三个选项错误,D选项正确,即“天宫二号”的周期比“天宫一号”长。
4. 万有引力与地球月球的质量关系:地球半径约为月球的4倍,地球表面重力加速度约为月球的6倍,可以使用万有引力公式计算地球质量与月球质量的关系。地球的质量是月球质量的(6g_E/g_M)^2倍,其中g_E和g_M分别是地球和月球表面的重力加速度,解得地球质量约为月球的96倍。
5. 自由落体动能与位移的关系:动能K=1/2mv^2,其中m是质量,v是速度。在自由落体运动中,动能与位移的关系图的斜率表示重力加速度。
6. 动能定理与摩擦力:两物体下滑,克服摩擦力做功等于重力势能的减少,但由于质量相同,从相同高度下滑,所以克服摩擦力做功相同,即WA=WB。但因为BC段更陡,所以EkB会更大,因此B选项正确。
7. 匀速圆周运动的角速度与质量关系:两个小球以相同的角速度运动,质量较小的小球需要更大的向心力,因此,质量大的小球在圆周运动中会处于较低的位置,保持相对位置不变,A选项正确。
8. 足球运动员罚点球的机械能问题:根据能量守恒,运动员对足球做的功等于足球的势能减小和动能增加之和,以及克服空气阻力所做的功,即W1=mgh+mv^2-W2,所以A、B选项错误。足球离开运动员脚的瞬间机械能等于W1-W2,因此D选项正确。
9. 机械能守恒的判断:机械能守恒的条件是只有保守力做功或无外力做功。乙图中物体沿光滑斜面下滑,只有重力做功,机械能守恒;甲图中弹簧压缩后会对外做功,丙图中推力做功,丁图中拉力做功,这些情况机械能都不守恒。因此,正确答案是B。
10. 人造卫星轨道知识:人造卫星的轨道平面必须经过地心,所以A选项正确。地球同步卫星必须在赤道上方,不能经过常熟的正上空,B选项错误。第一宇宙速度是环绕地球表面飞行的速度,对于地球同步卫星,其速度小于11.2km/s(第二宇宙速度),C选项错误。知道地球自转周期、表面重力加速度,可以求出第一宇宙速度,D选项正确。
11. 竖直面内圆周运动:小球在A点至少需要达到临界速度v_c=√(gL)才能过最高点,A选项错误。在C点,小球速度为零,杆对球没有弹力,B选项正确。在B点,小球速度最大,杆对球的弹力可能大于、等于或小于重力,取决于速度大小,C选项错误。
以上是对试卷中涉及的物理知识点的详细解析,包括牛顿力学、天体运动、能量守恒、圆周运动等多个方面。