（18分）在半徑R＝5 000 km的某星球表面，宇航員做了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．豎直平面內(nèi)的光滑軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成，將質(zhì)量m＝0.2 kg的小球，從軌道AB上高H處的某點(diǎn)由靜止滑下，用力傳感器測(cè)出小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力F，改變H的大小，可測(cè)出相應(yīng)的F大小，F(xiàn)隨H的變化關(guān)系如圖乙所示．求：

 

(1)圓軌道的半徑及星球表面的重力加速度．

(2)該星球的第一宇宙速度．

(3)從軌道AB上高H處的某點(diǎn)由靜止釋放小球，要使小球不脫離軌道，H的范圍是多少？

 

【答案】

(1) 5m/s2   （2）5×103m/s2    (3) H≤0.2m   H ≥0.5m

【解析】

試題分析：(1)小球過C點(diǎn)時(shí)滿足

又根據(jù)

聯(lián)立解得

由圖可知：H1=0.5m時(shí)，F(xiàn)1=0可解得r=0.2m

H2=1.0m時(shí)F2=5N，可以解得g=5m/s2

(2)據(jù)

可解得：

（3）要使小球不脫離軌道，當(dāng)小球從與小于或等于半徑高處釋放，

小球?qū)⑦\(yùn)動(dòng)到的最大高度為與半徑等高處，此過程小球不會(huì)脫離軌道，

所以小球釋放高度為H≤0.2m。

當(dāng)小球通過最高點(diǎn)時(shí)速度大于，

則小球下落高度至少為,

,

所以小球下落高度將大于或等于0.5m.

考點(diǎn)：本題考查圓周運(yùn)動(dòng)、機(jī)械能守恒定律和第一宇宙速度的定義的理解。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：吉林省白山二中2012屆高三第二次月考物理試題 題型：038

在半徑R＝5 000 km的某星球表面，宇航員做了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，豎直平面內(nèi)的光滑軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成，將質(zhì)量m＝0.2 kg的小球從軌道AB上高H處的某點(diǎn)靜止滑下，用力傳感器測(cè)出小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力F，改變H的大小，可測(cè)出相應(yīng)的F大小，F(xiàn)隨H的變化關(guān)系如圖乙所示．求：

(1)圓軌道的半徑；

(2)該星球的第一宇宙速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

閱讀如下資料并回答問題：

    自然界中的物體由于具有一定的溫度,會(huì)不斷向外輻射電磁波,這種輻射因與溫度有關(guān),稱為熱輻射.熱輻射具有如下特點(diǎn)：①輻射的能量中包含各種波長(zhǎng)的電磁波;②物體溫度越高,單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射的能量越大;③在輻射的總能量中,各種波長(zhǎng)所占的百分比不同.

    處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí),也要吸收由其他物體輻射的電磁能量,如果它處在平衡狀態(tài),則能量保持不變.若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱為黑體.單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對(duì)溫度的四次方成正比,即P0=σT4,其中常量σ=5.67×10-8 W/（m2·K4）

在下面的問題中,把研究對(duì)象都簡(jiǎn)單地看作黑體.

有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式：太陽(yáng)半徑Rx＝696 000 km，太陽(yáng)表面溫度T＝5 770 K，火星半徑r＝3 395 km，球面積S＝4πR2，其中R為球半徑.

（1）太陽(yáng)熱輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長(zhǎng)為2×10-7 m—1×10-5 m范圍內(nèi),求相應(yīng)的頻率范圍.

（2）每小時(shí)從太陽(yáng)表面輻射的總能量為多少?

（3）火星受到來自太陽(yáng)的輻射可認(rèn)為垂直射到面積為πR2（r為火星半徑）的圓盤上.已知太陽(yáng)到火星的距離約為太陽(yáng)半徑的400倍,忽略其他天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的平均溫度.

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年安徽省六校教育研究會(huì)高三素質(zhì)測(cè)試物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

在半徑R＝5 000 km的某星球表面，宇航員做了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．豎直平面內(nèi)的光滑軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成，將質(zhì)量m＝0.2 kg的小球，從軌道AB上高H處的某點(diǎn)由靜止滑下，用力傳感器測(cè)出小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力F，改變H的大小，可測(cè)出相應(yīng)的F大小，F(xiàn)隨H的變化關(guān)系如圖乙所示．求：

(1)圓軌道的半徑及星球表面的重力加速度．

(2)該星球的第一宇宙速度．

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

在半徑R＝5 000 km的某星球表面，宇航員做了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．豎直平面內(nèi)的光滑軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成，將質(zhì)量m＝0.2 kg的小球，從軌道AB上高H處的某點(diǎn)由靜止滑下，用力傳感器測(cè)出小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力F，改變H的大小，可測(cè)出相應(yīng)的F大小，F隨H的變化關(guān)系如圖乙所示．求：

 (1)圓軌道的半徑及星球表面的重力加速度．

(2)該星球的第一宇宙速度．

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