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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,ADDCE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,NH的变化关系如图乙折线PQI所示(PQQI两直线相连接于Q)QI反向延长交纵轴于F(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。

答案

(1) 4分)根据图像可以确定:

H1=0    N1=10N); H2=0.1(m)  N2=12(N)

c:      N1=mg   mg=10N1分)

            N2-mg=mVc2/R  1分)

DC:   mgH2= mVc2/2   1分)        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          μ=   1分)

32分)  m=2.5Kg    g=4m/S2  1分)

       

        V==m/s  1分)

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