问题 问答题

(1)一斜面体放在水平光滑的地面上,如图所示.斜面体高h=0.6m,底边长d=0.8m.一质量m=0.5kg的小滑块从斜面顶端由静止开始下滑.为了保持斜面体静止不动,需对斜面体施加一个水平向左大小为0.8N的推力F.求:

①滑块与斜面之间的滑动摩擦因数μ.

②滑块从斜面顶端滑至底端经过的时间t.

(2)我国成功发射了“嫦娥一号”探测卫星,标志着中国航天正式开始了深空探测新时代.已知月球的半径约为地球的

1
4
,月球表面的重力加速度约为地球的
1
6
.地球半径R=6.4×103km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2.求绕月球飞行的卫星的周期最短约为多少?(计算结果保留1位有效数字)

答案

(1)①设物体与斜面间的摩擦因数为μ

物体在斜面下滑滑动摩擦力    f=μmgcosθ=4μ

斜面对物体的正压力          N=mgcosθ=4N

对斜面,在水平面            F+f cosθ-N sinθ=0

代入得                     μ=0.5

②小滑块在斜面下滑的加速度为a,到斜面底端经历时间为t

由牛顿第二定律得             mg sinθ-μmgcosθ=ma

在斜面的运动过程              L=

1
2
at2

L=1m

代入得                         t=1s

(2)绕月球飞行的卫星,轨道半径越小,则周期越短,因此周期最短的卫星在很靠近月球表面的轨道上运行,轨道半径可看成月球的半径.

设月球的半径为R、月球表面的重力加速度为g,卫星的最短周期为T,则

m(

T
)2R=mg          ①

R=

R
4
,g=
1
6
g 
代入可得

T=2π

3R
2g
               ②

代入数据解得卫星的最短周期约为

T=6×103s                   ③

答:(1)①滑块与斜面之间的滑动摩擦因数μ为0.5.

②滑块从斜面顶端滑至底端经过的时间t为1s.

(2)绕月球飞行的卫星的周期最短约为6×103s.

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