题目内容

(12分)已知某星球的半径为R,有一距星球表面高度h=R处的卫星,绕该星球做匀速圆周运动,测得其周期T=2π

求:(1)该星球表面的重力加速度g       
(2)若在该星球表面有一如图所示的装置,其中AB部分为一长为12.8m并以5m/s速度顺时针匀速转动的传送带,BCD部分为一半径为1.6m竖直放置的光滑半圆形轨道,直径BD恰好竖直,并与传送带相切于B点。现将一质量为0.1kg的可视为质点的小滑块无初速地放在传送带的左端A点上,已知滑块与传送带间的动摩擦因数为0.5。试求出到达D点时对轨道的压力大小; (提示: =3.2)
(1)g =" 1.6" m/s2  (2) 

试题分析:(1)对距星球表面h=R处的卫星(设其质量为m),有:
    ① (2分)
对在星球表面的物体m′,有:
        ② (2分)
解得:g =" 1.6" m/s2         (2分)
(2)设滑块从A到B一直被加速,且设到达B点时的速度为VB
则:=m/s    (2分)
因VB < 5m/s,故滑块一直被加速       (1分)
设滑块能到达D点,且设到达D点时的速度为VD
则在B到D的过程中,由动能定理:–mg·2R = mVD2mVB2    (2分)
解得:="3.2m/s"          (2分)
而滑块能到达D点的临界速度:V0 = =" 1.6" m/s < VD,即滑块能到达D点。 (1分)
在D点取滑块为研究对象,则有: FN + mg =    (2分)
解得:FN =–mg =" 0.48" N     (2分)
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