能的大小。忽略空气阻力的影响,已知重力加速度为g。23.(1)①FPN1N2,方向:竖直向下②EP(N1N2)q③将球B在移到P点的正上方,对球A的吸引力变小,N3大于N2。(2)①E0FBq(N1N2)q。由图可知,EM02E002(N1N2)q②小球B位于P点正上方距P点5x0的M点时所受电场力FMqEM02(N1N2)所以电子秤的示数为:NMN102(N1N2)08N102N2E③由图可知,每1个小正方形的面积所代表的电势差U00x010010x0之间这一段Ex图线与x轴所围成图形的面积等于P、Q两点的电势差。查得上述圆形中,小正方形数约29个29E029N1N2所以电势差UPQ29U0x0x01010q设小球运动到P点时的动能为Ek,对于小球B从Q点运动到P点的过程,根据动能定理有qUPQmghEk,解得:Ek29qU0mgh
29N1N2x010mgx010
24.(20分)(1)科学家发现,除了类似太阳系的恒星行星系统,还存在许多双星系统,通过对它们的研究,使我们对宇宙有了较深刻的认识。双星系统是由两个星体构成,其中每个星体的线度(直径)都远小于两星体间的距离,一般双星系统距离其它星体很远,可以当做孤立系统处
f理。已知某双星系统中每个星体的质量都是M0,两者相距L,它们正围绕两者连线的中点做匀速圆周运动,引力常量为G。①求该双星系统中每个星体的线速度大小v;②如果质量分别为m1和m2的质点相距为r时,它们之间的引力势能的表达式为
EpG
m1m2,求该双星系统的机械能。r
(2)微观世界与宏观世界往往存在奇妙的相似性。对于氢原子模型,因为原子核的质量远大于电子质量,可以忽略原子核的运动,形成类似天文学中的恒星行星系统,记为模型Ⅰ。另一种模型认为氢原子的核外电子并非绕核旋转,而是类似天文学中的双星系统,核外电子和原子核依靠库仑力作用使它们同时绕彼此连线上某一点做匀速圆周运动,记为模型Ⅱ。假设核外电子的质量为m,氢原子核的质量为M,二者相距为r,静电力常量为k,电子和氢原子核的电荷量均为e。已知电荷量分别为q1和q2的点电荷相距为r时,它们之间的电势能的表达式为Ep
k
q1q2。r
①模型Ⅰ、Ⅱ中系统的能量分别用EⅠ、EⅡ表示,请推理分析,比较EⅠ、EⅡ的大小关系;②模型Ⅰ、Ⅱ中电子做匀速圆周运动的线速度分别用vⅠ、vⅡ表示,通常情况下氢原子的研究采用模型Ⅰ的方案,请从线速度的角度分析这样做的合理性。
2M0M0v2,解得vGM02LL22L2GM0GM012②双星系统的动能Ek2M0vM0,双星系统的引力势能22L2L2GM0M2EPr