1. 压强表示单位面积上压力的大小,是物理学中的重要概念。

(1) 请导出压强的单位Pa(帕)与基本单位m(米)、kg(千克)和s(秒)之间的关系。
(2) 单个粒子碰撞在某一平面上会产生一个短暂的作用力,而大量粒子持续碰撞会产生一个持续的作用力。一束均匀粒子流持续碰撞一平面,设该束粒子流中每个粒子的质量均为m、速度大小均为v,方向都与该平面垂直,单位体积内的粒子数为n,粒子与该平面碰撞后均不反弹,忽略空气阻力,不考虑粒子所受重力以及粒子间的相互作用。求粒子流对该平面所产生的压强p。
(3) 理论上可以证明:质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。利用该规律可给出一种计算恒星中心压强的模型:

恒星内部的热核反应会向外辐射大量的电磁波,当辐射所产生的扩张压力与万有引力所产生的收缩压力平衡时,恒星便稳定下来。

设想处于稳定状态的恒星是一质量分布均匀、密度为ρ、半径为R的球体。选取该恒星内部一距恒星中心为r(r≤R)、厚度为△r(△r远小于r)的小薄片A,如图所示,已知辐射所产生的扩张压力在A的内、外表面引起的压强差的绝对值为△p,引力常量为G。忽略其它天体的影响。

a.推导和r之间的关系式,并在图中定性画出随r变化的图像;

b.若恒星表面处扩张压力所产生的压强为零,求恒星中心处的压强pC

【考点】
动量定理; 牛顿第二定律; 万有引力定律;
【答案】

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解答题 普通
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1. 无人驾驶飞机简称为无人机,是利用遥控设备发射无线电波和自备的程序控制装置操控的不载人飞机。在民用方面无人机主要是以电动机来提供动力,在航拍、农业、快递、救援、观测等众多领域应用广泛。

多旋翼无人机更是使用最多的类型。它通常具有三个以上的旋翼轴,通过每个轴上的电动机转动带动旋翼,从而产生升推力,可以完成垂直起降、悬停等各种飞行动作。无人机逐渐应用到各民用领域,如今我国已成为世界民用无人机制造的领跑者。

如图所示的旋翼无人机依靠螺旋桨旋转提供动力。

(1) 下列情况能将无人机看作质点的是:(       ) A. 研究无人机旋翼上各点的转速 B. 调整无人机上摄像头方向时 C. 调整无人机在空中飞行姿态时 D. 地面观察者观察无人机在空中的位置
(2) 若用G表示无人机重力,F表示空气对无人机的作用力,下列图中能表示无人机沿直线斜向上匀速运动过程中受力情况的是(       ) A. B. C. D.
(3) 若已知此无人机质量为m,重力加速度为g,当其以恒定速率v、沿半径为R的圆周在空中水平面内盘旋时:

(1)空气对无人机的作用力的大小为

(2)无人机运动一周过程中,空气对无人机的作用力的冲量大小为

(4) 当你站在地面上听到无人机播放音乐的音调(频率)比悬停时变高了,出现此情形的原因是波的(       ) A. 干涉现象 B. 衍射现象 C. 折射现象 D. 多普勒效应
(5) (简答)从悬停在空中的无人机上投掷物品,当其由静止脱离无人机一段时间后自动开启降落伞减速下落,打开降落伞后的速度—时间图线如图甲所示。降落伞用8根对称的绳悬挂物品,每根绳与竖直中轴线的夹角均为37°,如图乙所示。已知物品的质量为2kg,降落伞质量为1kg,不计物品所受的阻力,打开伞后伞所受阻力f与速度v成正比,即f=kv(g取 , 取)。求:

(1)由图可知,打开降落伞前物品速度到达20m/s,求其下落的距离;

(2)k值的大小;

(3)匀速下落时每根绳子的拉力大小。

解答题 普通