Question

（12分）已知某星球的半徑為R，有一距星球表面高度h=R處的衛(wèi)星，繞該星球做勻速圓周運動，測得其周期T=2π。

求：（1）該星球表面的重力加速度g       

（2）若在該星球表面有一如圖所示的裝置，其中AB部分為一長為12.8m并以5m/s速度順時針勻速轉(zhuǎn)動的傳送帶，BCD部分為一半徑為1.6m豎直放置的光滑半圓形軌道，直徑BD恰好豎直，并與傳送帶相切于B點�，F(xiàn)將一質(zhì)量為0.1kg的可視為質(zhì)點的小滑塊無初速地放在傳送帶的左端A點上，已知滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5。試求出到達D點時對軌道的壓力大小； (提示： =3.2）

 

 

Answer 1

【答案】

（1）g = 1.6 m/s2   （2） 

【解析】

試題分析：（1）對距星球表面h=R處的衛(wèi)星（設(shè)其質(zhì)量為m），有：

     ① （2分）

對在星球表面的物體m′，有：

         ② （2分）

解得：g = 1.6 m/s2         （2分）

（2）設(shè)滑塊從A到B一直被加速，且設(shè)到達B點時的速度為V_B

則：=m/s    （2分）

因V_B < 5m/s，故滑塊一直被加速        （1分）

設(shè)滑塊能到達D點，且設(shè)到達D點時的速度為V_D

則在B到D的過程中，由動能定理：–mg·2R = mV_D²–mV_B²     （2分）

解得：=3.2m/s          （2分）

而滑塊能到達D點的臨界速度：V₀ = = 1.6 m/s < V_D，即滑塊能到達D點。  （1分）

在D點取滑塊為研究對象，則有： F_N + mg =    （2分）

解得：F_N =–mg = 0.48 N     （2分）

考點：萬有引力、動能定理、向心力