
(2024·北京石景山·统考一模)物体做曲线运动的情况较复杂,一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图(a)所示,曲线上A点的曲率圆定义为:通过A点和曲线上紧邻A 点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫做A点的曲率圆,其半径r叫做A点的曲率半径。在分析物体经过曲线上某位置的运动时,就可以按其等效的圆周运动来分析和处理。
(1)氢原子核外的电子绕核做匀速圆周运动,其周期为T。已知电子的电荷量为e,质量为m,静电力常量为k,求电子运动的轨道半径R。
(2)将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v₀抛出,如图(b)所示。已知重力加速度为g,求其轨迹最高点P处的曲率半径r。
(3)开普勒根据第谷的行星观测记录结合数学知识发现,对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。如图(c)所示,卫星绕地球沿椭圆轨道运动。卫星在椭圆轨道的近地点P的速度为v₁,近地点 P到地心的距离为R;在远地点Q的速度为v₂,远地点Q到地心的距离为r。一兴趣小组的同学根据开普勒定律结合数学知识得到 请你根据万有引力定律和牛顿运动定律推导这一结论。
【答案】(1);(2)
;(3)见解析
该题有详细解析可以查阅
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