在一半徑r=5×108m的某星球的表面做一實(shí)驗(yàn),裝置如圖所示,在一粗糙的水平面上放置一半圓形的光滑豎直軌道,半圓形軌道與水平面相切。一質(zhì)量為m=1kg的小物塊Q(可視為質(zhì)點(diǎn))在一水平向右的力F=2N作用下從A由靜止開始向右運(yùn)動(dòng),作用一段時(shí)間t后撤掉此力,物體在水平面上再滑動(dòng)一段距離后滑上半圓形軌道。若到達(dá)B點(diǎn)的速度為m/s時(shí),物體恰好滑到四分之一圓弧D處。已知A、B的距離L=3.0m,小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,半圓形軌道半徑R=0.08m。

(1)求該星球表面的重力加速度g和該星球的第一宇宙速度v1;
(2)若物體能夠到達(dá)C點(diǎn),求力F作用的最智囊距離x。
(1)(2)

試題分析:(1)小物塊從B到D由動(dòng)能定理,得:,代入數(shù)據(jù)得:
在近地表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為第一宇宙速度,根據(jù)牛頓第二定律,有:
解得:
(2)設(shè)在力F的作用時(shí)間內(nèi)物體Q運(yùn)動(dòng)的位移為x,到達(dá)C點(diǎn)的速度vc;物體Q恰到最高點(diǎn)的條件是只有重力提供向心力,由牛頓第二定律,得:
從A到C,由動(dòng)能定理得:
代入數(shù)據(jù)解得:
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A.向前運(yùn)動(dòng),速度很大
B.向前運(yùn)動(dòng),速度很小
C.加速向前運(yùn)動(dòng)
D.減速向前運(yùn)動(dòng)

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(1)小球運(yùn)動(dòng)到圓筒最高點(diǎn)B點(diǎn)時(shí),圓筒壁對(duì)小球的彈力是多大?
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(1)金屬棒在斜面上的最大速度;
(2)金屬棒與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù);
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如圖所示,水平光滑絕緣桿從物體A中心的孔穿過(guò),A的質(zhì)量為M,用絕緣細(xì)線將另一質(zhì)量為m的小球B與A連接,M>m,整個(gè)裝置所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E.現(xiàn)僅使B帶正電且電荷量大小為Q,發(fā)現(xiàn)A、B一起以加速度a向右運(yùn)動(dòng),細(xì)線與豎直方向成a 角.若僅使A帶負(fù)電且電荷量大小為Q,發(fā)現(xiàn)A、B-起以加速度a向左運(yùn)動(dòng),細(xì)線與豎直方向也成角,則:

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(2)帶電微粒在磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間;
(3)帶電微粒最終離開電、磁場(chǎng)區(qū)域的位置坐標(biāo)。

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(2)3s末汽車的瞬時(shí)功率是多大?
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