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(10分)某星球表面,宇航员做了如下实验,如图甲所示,一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD和光滑圆轨道DCE组成,AD与DCE相切于D点,C为圆轨道的最低点,将一小物块置于轨道ADC上离地面高为H处由静止下滑,用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力N,改变H的大小,可测出相应的N的大小,N随H的变化关系如图乙折线PQI所示(PQ与QI两直线相连接于Q点),QI反向延长交纵轴于F点(0,11N),求:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)轨道的半径;

(2)物块与斜面AD间的动摩擦因数μ.

(3)若已知小物块的质量为2.5Kg,星球半径4000km则在该星球上发射一颗人造卫星的最小速度。

 

(1)1m  (2)  (3)m/s

解析:(1) (4分)根据图像可以确定:

当H1=0    N1=10(N); 当H2=0.1(m)  N2=12(N)

在c点:     N1=mg   mg=10(N)(1分)

N2-mg=mVc2/R (1分)

从D到C:  mgH2= mVc2/2   (1分)       

得R=1(m)  (1分)

(2) (4分)根据图像:D点比C点高H2=0.1(m),所以:

cosθ=9/10    tanθ= 

设物体从AD间的某一点下滑,则:

mgH-μmgADcosθ= mVc2/2 (1分)

N-mg= mVc2/R   (1分)

AD=(H-H2)/sinθ

整理得:

N=H+  (1分)

根据图像:

=11      得   μ=   (1分)

(3)(2分)  m=2.5Kg    g=4(m/S2)  (1分)

V==(m/s)  (1分)

 

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在半径R=5 000km的某星球表面,宇航员做了如下实验,实验装置如图甲所示.竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成,将质量m=0.2kg的小球,从轨道AB上高H处的某点由静止滑下,用力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F,改变H的大小,可测出相应的F大小,F随H的变化关系如图乙所示.求:

(1)圆轨道的半径及星球表面的重力加速度.
(2)该星球的第一宇宙速度.
(3)从轨道AB上高H处的某点由静止释放小球,要使小球不脱离轨道,H的范围是多少?

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(1)圆轨道的半径及星球表面的重力加速度.
(2)该星球的第一宇宙速度.

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在半径R=4800km的某星球表面.宇航员做了如下实验,实脸装置如圈甲所示.竖直平面内的光滑轨道由AB和圈孤轨道BC组成.将质量 m=1.0kg的小球,从轨道AB上高H处的某点静止滑下,用力传感骼侧出小球经过C点时对轨道的压力F,改变H的大小,可测出相应的F大小.F随H的变化关系如图乙所示.求:
(1)回轨道的半径,
(2)该星球的第一宇宙速度.

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(1)圆轨道的半径;
(2)该星球表面的重力加速度大小;
(3)该星球的第一宇宙速度.

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在某星球表面,宇航员做了装置如图甲所示的实验,竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成.现将质量m=0.2kg的小球,从轨道AB上高H处的某点静止滑下,用压力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F,改变H的大小,可测出相应的F大小,F随H的变化关系如图乙所示.求圆轨道的半径R及星球表面的重力加速度g.
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