(15分）石墨烯是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新材料，其超高強(qiáng)度及超強(qiáng)導(dǎo)電、導(dǎo)熱等非凡的物理化學(xué)性質(zhì)有望使21世紀(jì)的世界發(fā)生革命性的變化，其發(fā)現(xiàn)者由此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。用石墨烯制作超級纜繩，人類搭建“太空電梯”的夢想有望在本世紀(jì)實現(xiàn)�？茖W(xué)家們設(shè)想，通過地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯倉沿著這條纜繩運(yùn)行，實現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換。

（1）若”太空電梯”將貨物從赤道基站運(yùn)到距地面高度為h1的同步軌道站，求軌道站內(nèi)質(zhì)量為m1的貨物相對地心運(yùn)動的動能。設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為ω，地球半徑為R。
（2）當(dāng)電梯倉停在距地面高度h2 = 4R的站點時，求倉內(nèi)質(zhì)量m2 = 50kg的人對水平地板的壓力大小。取地面附近重力加速度g = 10m/s2，地球自轉(zhuǎn)角速度ω = 7.3×10-5rad/s，地球半徑R = 6.4×103km。

（1）（2）11.5N

解析試題分析：（1）設(shè)貨物相對地心的距離為r1，線速度為v1
由r1=R+h1 ①，
得距離地面高為h1的同步軌道站相對地形的線速度為②
則貨物相對地心的動能為③
聯(lián)立①②③得④
說明：①②③④四式各1分
（2）設(shè)地球的質(zhì)量為M，人相對地心的距離為r2，向心加速度為a2，軌道所在處的重力加速度為g2
⑤
⑥
則在地球表面有⑦
設(shè)距離地心處的向心加速度為g2，⑧
解得
相對太空艙靜止的人受到太空艙地板的支持力為N
⑨
聯(lián)立⑤~解得N=11.5N⑩
在由牛頓第三定律知，對水平地板的壓力為N
說明⑥⑦⑧⑨式各式2分，⑤⑩各式1分
考點：牛頓運(yùn)動定律 萬有引力定律 動能

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

(6分)某實驗小組設(shè)計了如圖（a）所示實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計算機(jī)可得滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F圖線，如圖（b）所示。滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=     kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ=    （重力加速度g取10m/s2）
     

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，絕緣光滑水平軌道AB的B端與處于豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形粗糙絕緣軌道BC平滑連接．圓弧的半徑R＝0.40 m. 在軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E＝1.0×104 N/C.現(xiàn)有一質(zhì)量m＝0.10 kg的帶電體(可視為質(zhì)點)放在水平軌道上與B端距離s＝1.0 m的位置，由于受到電場力的作用帶電體由靜止開始運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到圓弧形軌道的C端時，速度恰好為零．已知帶電體所帶電荷量q＝8.0×10－5C，取g＝10 m/s2，求：

(1)帶電體在水平軌道上運(yùn)動的加速度大小及運(yùn)動到B端時的速度大��；
(2)帶電體運(yùn)動到圓弧形軌道的B端時對圓弧軌道的壓力大��；
(3)帶電體沿圓弧形軌道從B端運(yùn)動到C端的過程中，摩擦力做的功．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在粗糙水平面內(nèi)存在著2n個有理想邊界的勻強(qiáng)電場區(qū)，水平向右的電場和豎直向上的電場相互間隔，每一電場區(qū)域場強(qiáng)的大小均為E，且 E=，電場寬度均為d，水平面粗糙摩擦系數(shù)為μ，一個質(zhì)量為m，帶正電的、電荷量為q的物體（看作質(zhì)點），從第一個向右的電場區(qū)域的邊緣由靜止進(jìn)入電場，則物體從開始運(yùn)動到離開第2n個電場區(qū)域的過程中，求：

（1）電場力對物體所做的總功? 摩擦力對物體所做的總功？
（2）物體在第2n個電場(豎直向上的)區(qū)域中所經(jīng)歷的時間？
（3）物體在所有水平向右的電場區(qū)域中所經(jīng)歷的總時間？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）光滑圓軌道和兩傾斜直軌道組成如圖所示裝置，其中直軌道bc粗糙，直軌道cd光滑，兩軌道相接處為一很小的圓弧。質(zhì)量為m=0.1kg的滑塊（可視為質(zhì)點）在圓軌道上做圓周運(yùn)動，到達(dá)軌道最高點a時的速度大小為v=4m/s，當(dāng)滑塊運(yùn)動到圓軌道與直軌道bc的相切處b時，脫離圓軌道開始沿傾斜直軌道bc滑行，到達(dá)軌道cd上的d點時速度為零。若滑塊變換軌道瞬間的能量損失可忽略不計，已知圓軌道的半徑為R=0.25m，直軌道bc的傾角θ=37o，其長度為L=26.25m，d點與水平地面間的高度差為h=0.2m，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6。求：

（1）滑塊在圓軌道最高點a時對軌道的壓力大��；
（2）滑塊與直軌道bc問的動摩擦因數(shù)；

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）如圖所示，AB為豎直半圓軌道的豎直直徑，軌道半徑R=0.9m，軌道B端與水平面相切，質(zhì)量m=1kg的光滑小球從水平面以初速度V0向B滑動，取g=10m/s2。

（1）若V0=6m/s，求小球經(jīng)軌道最低點B瞬間對軌道的壓力為多少？
（2）若小球剛好能經(jīng)過A點，則小球在A點的速度至少為多大？小球離開A點后在水平面的落點與B點的距離為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（20分）如圖所示，在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m=1kg的足夠長的木板C，在C上放置有A、B兩物體，A的質(zhì)量mA=1kg，B的質(zhì)量為mB=2kg．A、B之間鎖定一被壓縮了的輕彈簧，彈簧儲存的彈性勢能Ep=3J，現(xiàn)突然給A、B一瞬時沖量作用，使A、B同時獲得v0=2m/s的初速度，且同時彈簧由于受到擾動而解除鎖定，并在極短的時間內(nèi)恢復(fù)原長，之后與A、B分離．已知A和C之間的摩擦因數(shù)為μ1=0.2，B、C之間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.1，且滑動摩擦力略小于最大靜摩擦力．求：

（1）彈簧與A、B分離的瞬間，A、B的速度分別是多大？
（2）已知在C第一次碰到右邊的固定擋板之前，A、B和C已經(jīng)達(dá)到了共同速度，求在到達(dá)共同速度之前A、B、C的加速度分別是多大及該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為多少？
（3）已知C與擋板的碰撞的碰撞無機(jī)械能損失，求在第一次碰撞后到第二次碰撞前A在C上滑行的距離？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(19分)如圖甲所示，表面絕緣、傾角q=30°的斜面固定在水平地面上，斜面的頂端固定有彈性擋板，擋板垂直于斜面，并與斜面底邊平行。斜面所在空間有一寬度D=0.40m的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，其邊界與斜面底邊平行，磁場方向垂直斜面向上，磁場上邊界到擋板的距離s=0.55m。一個質(zhì)量m=0.10kg、總電阻R=0.25W的單匝矩形閉合金屬框abcd，放在斜面的底端，其中ab邊與斜面底邊重合，ab邊長L=0.50m。從t=0時刻開始，線框在垂直cd邊沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，從靜止開始運(yùn)動，當(dāng)線框的ab邊離開磁場區(qū)域時撤去拉力，線框繼續(xù)向上運(yùn)動，并與擋板發(fā)生碰撞，碰撞過程的時間可忽略不計，且沒有機(jī)械能損失。線框向上運(yùn)動過程中速度與時間的關(guān)系如圖乙所示。已知線框在整個運(yùn)動過程中始終未脫離斜面，且保持ab邊與斜面底邊平行，線框與斜面之間的動摩擦因數(shù)m=/3，重力加速度g取10 m/s2。

(1)求線框受到的拉力F的大��；
(2)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大�。�
(3)已知線框向下運(yùn)動通過磁場區(qū)域過程中的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足v＝v0-(式中v0為線框向下運(yùn)動ab邊剛進(jìn)入磁場時的速度大小，x為線框ab邊進(jìn)入磁場后對磁場上邊界的位移大小)，求線框在斜面上運(yùn)動的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

質(zhì)量為5kg的物體放置在粗糙的水平桌面上，與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.2。（g＝10m/s2）
⑴如果給它一個水平向右的初速度，求它沿桌面滑行的加速度大小與方向。

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