湖南省株洲市新高考高一下物理易错易混解答题精粹含解析
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湖南省株洲市新高考高一下物理易错易混解答题精粹
多选题有答案含解析
1. (本题9分)一个质量m=75kg 的滑雪人以2m/s 的初速度沿山坡匀加速地滑下,山坡的倾角为30°,在5s 的时间内滑下的路程为60m ,求滑雪人受到的阻力(包括滑动摩擦力和空气阻力).(g=10m/s 2) 2. (本题9分)1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验,实验时,用双子星号字宙飞船m 1去接触正在轨道上运行的火箭组m 2(后者的发动机已熄火).接触以后,开动双子星号飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速(如图),推进器的平均作用力F 等于895N ,推进器开动时间为7s .测出飞船和火箭组的速度变化是0.91m/s .已知双子星号宇宙飞船的质量m 1=3400kg ,求:
(1)火箭组的质量m 是多大?
(2)已知火箭组的实际质量为3660kg ,求该次测量的相对误差,已知相对误差=
-测量值真实值
真实值
×100%
3. (本题9分)如图,一质量m=0.4kg 的滑块(可视为质点)静止于动摩擦因数µ=0.1的水平轨道上的A 点。
对滑块施加一水平外力,使其向右运动,外力的功率恒为P=10.0W 。
经过一段时间后撒去外力,滑块继续滑行至B 点后水平飞出,恰好在C 点沿切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧形轨道,轨道的最低点D 处装有压力传感器,当滑块到达传感器上方时,传感器的示数为25.6N 。
已知轨道AB 的长度L=2.0m ,半径OC 和竖直方向的夹角α=37°,圆形轨道的半径R=0.5m 。
(空气阻力可忽略,g=10 m/s 2,sin37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)滑块运动到C 点时速度v c 的大小; (2)B 、C 两点的高度差h 及水平距离x? (3)水平外力作用在滑块上的时间t?
4. (本题9分)如图所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目.为了研究蹦极过程,做以下简化:将游客视为质点,他的运动沿竖直方向,忽略弹性绳的质量和空气阻力.如图所示,某次蹦极时,游客从蹦极平台由静止开始下落,到P 点时弹性绳恰好伸直,游客继续向下运动,能到达的最低位置为Q 点,整个过程中弹性绳始终在弹性限度内,且游客从蹦极平台第一次下落到Q 点的过程中,机械能损失可忽略.弹性绳的弹力大小可以用F k x ⋅∆=来计算,其中k 为常量,x ∆为弹性绳的伸长量.
(1)弹性绳的原长为l 0,弹性绳对游客的弹力为F ,游客相对蹦极平台的位移为x ,取竖直向下为正方向,请在如图中画出F 随x 变化的示意图.
(2)借助F﹣x图象可以确定弹力做功的规律,在此基础上,推导当游客位移为x(x>l0)时,弹性绳弹性势能E P的表达式;
(3)按照安全标准,该弹性绳允许的最大拉力F m=4.3×103N,游客下落至最低点与地面的距离d≥3m.已知l0=10m,k=100N/m,蹦极平台与地面间的距离D=55m.取重力加速度g=10m/s2,试通过计算说明:总质量M=160kg的游客能否被允许使用该蹦极设施.
5.将轻质弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为4m的小球由静止释放,小球下降的最大高度为l。
现将该弹簧水平放置,一端固定在A点,另一端与质量为m的物块P接触但不连接。
AB是水平轨道,B 端与半径为l的半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直,如图所示。
用外力缓慢推动物块P,将弹簧压缩长度l,然后静止释放,P开始沿轨道运动,刚好能到达半圆轨道的D点。
物块P与AB间的动摩擦因数μ=0.5,释放时PB距离为2l,重力加速度大小为g。
求:
(1)释放时弹簧的弹性势能;
(2)物块P到达半圆轨道最低点B时所受的支持力大小;
(3)从半圆轨道B点到D点过程摩擦力对物块P做的功。
6.(本题9分)“抛石机”是古代战争中常用的一种武器。
如图为某学习小组设计的抛石机模型,直杆可绕水平轴O转动,其长臂的长度L=2m,开始时处于静止状态,与水平面间的夹角α=37°;将质量为m=10. 0kg 的石块装在长臂末端的口袋中,对短臂施力,当长臂转到竖直位置时被卡住立即停止转动,石块在最高点被水平抛出。
已知石块落地位置与抛出位置间的水平距离为12m,不计空气阻力,取g=9. 8m/s2,sin37°=0. 6,cos37°=0. 80。
求:
(1)石块水平飞出时速度的大小 (2)抛石机对石块做的功
7. (本题9分)某同学在实验室探究圆周运动向心力和速度之间的关系,他利用双线来连接小球在竖直平面内做圆周运动,如图所示,他用两根长均为2L m =
的细线系一质量为m=0.5kg 的小球,细线的另一
端系于水平横杆上相距为d=2m 的A 、B 两点,若小球上升到圆周最高点时两细线的拉力恰好都为零,重力加速度为2
10/g m s =,求:
(1)小球到达圆周最高点时的速度大小;
(2)小球到达圆周最低点时的速度大小及每根细线的拉力大小.
8. (本题9分)质量为M 的小车固定在地面上,质量为m 的小物体(可视为质点)以v 0的水平速度从小车一端滑上小车,小物体从小车另一端滑离小车时速度减为0
2
v ,已知物块与小车之间的动摩擦因数为μ.求:
(1)此过程中小物块和小车之间因摩擦产生的热Q 以及小车的长度L.
(2)若把同一小车放在光滑的水平地面上,让这个物体仍以水平速度v 0从小车一端滑上小车. a. 欲使小物体能滑离小车,小车的质量M 和小物体质量m 应满足什么关系? b. 当M=4m 时,小物块和小车的最终速度分别是多少?
9.一质量为500t 的机车,以恒定功率375kW 由静止出发,经过5min 速度达到最大值54km/h ,设机车所受阻力f 恒定不变,取g =10m/s 2,试求: (1)机车受到的阻力f 的大小. (2)机车在这5min 内行驶的路程.
10.小明踩着滑板沿水平方向以v 0=3m/s 的速度离开平台,假设经过t=0.4s 以不变的姿势着地,如图所示,小明和滑板的总质量m=50kg ,取g=10m/s 2,不计空气阻力.求: (1)平台的高度h ;
(2)着地前瞬间速度v 及重力的瞬时功率P 。
11.如图所示,足够长的光滑绝缘水平台左端固定一被压缩的绝缘轻质弹簧,一个质量0.04kg m =,电量4
310C q -=⨯的带负电小物块与弹簧接触但不栓接,弹簧的弹性势能为0.32J 。
某一瞬间释放弹簧弹出小物块,小物块从水平台右端A 点飞出,恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的最高点B ,并沿轨道BC 滑下,运动到光滑水平轨道CD ,从D 点进入到光滑竖直圆内侧轨道。
已知倾斜轨道与水平方向夹角为
37α︒=,倾斜轨道长为 2.0m L =,带电小物块与倾斜轨道间的动摩擦因数0.5μ=。
小物块在C 点没有
能量损失,所有轨道都是绝缘的,运动过程中小物块的电量保持不变,可视为质点。
只有光滑竖直圆轨道处存在范围足够大的竖直向下的匀强电场,场强5210V/m E =⨯。
已知cos370.8︒=,sin370.6︒=,取
210m/s g =,求:
(1)小物块运动到A 点时的速度大小A v ; (2)小物块运动到C 点时的速度大小C v ;
(3)要使小物块不离开圆轨道,圆轨道的半径应满足什么条件?
12. (本题9分)如图所示,在光滑的圆锥体顶部用长为的细线悬挂一质量为的小球,
因锥体固定在水平面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角为,物体绕轴线在水平面内
做匀速圆周运动,小球静止时细线与母线给好平行,已知
,
重力加速度g 取
若北小球运动的角速度
,求此时细线对小球的拉力大小。
13. (本题9分)已知火星半径为R ,火星表面重力加速度为g ,万有引力常量为G ,某人造卫星绕火星做
匀速圆周运动,其轨道离火星表面高度等于火星半径R,忽略火星自转的影响。
求:
(1)火星的质量;
(2)火星的第一宇宙速度;
(3)人造卫星的运行周期。
14.(本题9分)如图,与水平面夹角θ=37°的斜面和半径R=0.4m的光滑圆轨道相切于B点,且固定于竖直平面内.滑块从斜面上的A点由静止释放,经B点后沿圆轨道运动,通过最高点C时轨道对滑块的弹力为零.已知滑块与斜面间动摩擦因数μ=0.1.(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)滑块在C点的速度大小v C;
(2)滑块在B点的速度大小v B;
(3)A、B两点间的高度差h.
15.(本题9分)一个质量为2kg的物体静止在水平桌面上,如图1所示,现在对物体施加一个水平向右的拉力F,拉力F随时间t变化的图像如图2所示,已知物体在第1s内保持静止状态,第2s初开始做匀加速直线运动,第3s末撤去拉力,第5s末物体速度减小为0.求:
(1)前3s内拉力F的冲量.
(2)第2s末拉力F的功率.
16.(本题9分)如图所示,带正电小球质量为m=1×10-2kg,带电量为q=1×10-6C,置于光滑绝缘水平面上的A点.当空间存在着斜向上的匀强电场时,该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动,当运动到B点时,测得其速度v B=1.5m/s,此时小球的位移为S=0.15m.求此匀强电场场强E的取值范围.(g=10m/s2)
17.在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108km/h.汽车在这种路面上行驶时,它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.5倍,取g=10m/s1.
(1)如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯,假设弯道的路面是水平的,其弯道的最小半径是多少?(1)如果高速路上设计了圆弧拱桥做立交桥,要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱桥的半径至少是多少?
18.如图所示,方向水平向右的匀强电场中有a、b、c三点,线段ab=10cm、bc=15cm,其中ab沿电场方向,bc与电场方向间成53°角。
电荷量q=4×10—7C的正电荷从a点移到b点,电场力做功W=1.2×10—5J,已知sin53°=0.8。
求:
(1)电场的电场强度大小E
(2)电荷q从a点移到c点过程中电势能变化量△E
19.(6分)(本题9分)AB是竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,其下端B与水平直轨平滑相切,如图1所示.一小木块(可视为质点)从A点由静止开始沿轨道下滑,最后停在C点.已知圆轨道半径为R,小木块的质量为m,小木块与水平直轨道间的动摩擦因数为μ.重力加速度为g.求:
(1)小木块运动到B点时速度的大小v B;
(2)小木块经过圆弧轨道的B点时,所受轨道支持力的大小N B;
(3)B、C两点之间的距离x.
20.(6分)已知“天宫一号”在地球上空的圆轨道上运行时离地面的高度为h。
地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,万有引力常量为G.求:
(1)“天宫一号”在该圆轨道上运行时速度v的大小;
(2)“天宫一号”在该圆轨道上运行时重力加速度g’的大小;
参考答案
多选题有答案含解析 1.75N 【解析】 【分析】 【详解】
根据匀变速直线运动的位移时间公式得, x=v 0t+
212
at 代入数值得 a=4m/s 2
根据牛顿第二定律得 mgsin30°-f=ma 代入数值得: f=75N
点睛:根据匀变速直线运动的位移时间公式求出加速度的大小,通过牛顿第二定律求出滑雪人受到的阻力大小.
2.(1)23485m kg =(2) 4.8%σ= 【解析】 【详解】
(1)对整体在运动过程中:12()F m m a =+ 而:20.91
0.13m/s 7
v a t ∆=
==∆ 代入可得:23485kg m = (2)其相对误差为:36603485
4.8%3660
σ-=
=
3.(1)v c =5m/s ;(2)h=1.45m ;x=1.2m ;(3)t=1.4s 【解析】 【详解】
(1)滑块运动到D 点时,由牛顿第二定律得:
F N -mg =m 2
D
v R
滑块由C 点运动到D 点的过程,由机械能守恒定律得:
mgR (1-cosα)+
212
C mv =212
D mv
联立解得5m /s c v =。
(2)滑块在C 点时,速度的竖直分量为:
sin 3m /s y c v v ==α
B 、
C 两点的高度差为 h =
2
2y
v g
=1.45 m
滑块由B 运动到C 所用的时间为 t y =
y v g
=1.3 s
滑块运动到B 点时的速度为
cos 4m /s B c v v ==α
B 、
C 间的水平距离为
1.2m B y x v t ==
(3)滑块由A 点运动到B 点的过程,由动能定理得:
212
B Pt μmgL mv -=
解得0.4s t =。
4.(1)
(2)()2
012
p E k x l =
- (3)可以使用(计算过程见解析) 【解析】 【详解】
(1)弹性绳对游客的弹力F 随游客位移x 变化关系的图线如图所示.
(2)在图中,图线与x 轴所围面积表示弹力F 做的功,则在游客位移从l 0变为x 的过程中,弹力F 做的功
201
()2
W k x l =--
所以弹性绳的弹性势能
2P 01
()2
E W k x l =-=
- (3)设游客从蹦极平台第一次到达最低点的距离为l ,在此过程中,根据机械能守恒定律2
01()2
mgl k l l =-
解得50m l =或
2m l =(舍)
则5m 3m d D l =-=>(符合要求)
当游客第一次到达最低点时,弹性绳的弹力最大, 此时弹性绳的弹力
30m '() 4.010N F k l l F =-=⨯<(符合要求)
所以该游客可以使用该蹦极设施. 【点睛】
与蹦极有关的弹性绳问题都是力学的变力问题,借助函数图像求解能量等基本问题,注意理解图像的物理意义,尤其是斜率、面积等. 5. (1) 4mgl (2) 7mg (3) 1
2
f W mgl =- 【解析】 【详解】
(1)小球下落过程根据能量守恒有:
4p E mgl =
(或400mgl W +-弹=)
4p E W mgl =-弹=
(2)P 从释放到B 点过程根据能量守恒有:
2
122
p B E mv mg l μ=+
在B 点:
2B
v N mg m l
-=
解得 N =7mg
(3)物块刚好能到D 点,有:
2D
v mg m l
=
B 到D 过程由动能定理有:
22
11222
f D B mgl W mv mv -+=-
解得:
1
2
f W mgl =-
6.(1)15m/s ; (2)1445J 【解析】 【详解】
(1)从最高点抛出到落地石块做平抛运动, 在竖直方向有:2
1sin 372
L L gt +︒=
,代入数据解得下落时间:0.8s t =; 水平方向有:x vt =,代入数据解得:15m/s v =。
(2)从地面到抛出,由动能定理可得:()2
1sin 372
mv W mg L L =-+︒,代入数据解得W=1445J 。
7.(1m/s (2)【解析】
(1)设最高点速度为1v ,最高点受力分析可得21v mg m R
=,
解得1v =
由几何关系可知R=1m ,
代入数据解得1/v s (2)设最低点速度为2v ,根据动能定理22
2111222
mv mv mgR -=,
解得2/v s ==
最低点受力分析得22
2cos 45v T mg m R
︒-=,
解得T =
【点睛】本题考查了动能定理的应用,分析清楚小球的运动情况与受力情况是解题的前提,应用动能定理、牛顿第二定律可以解题.
8.(1)2
038Q mv =,2038v L g μ=
(2)a. M>3m ;b. 025v ,0320
v 【解析】
【详解】
(1) 小车固定在地面时,物体与小车间的滑动摩擦力为
f m
g μ=,
物块滑离的过程由动能定理
22
0011()222v fL m mv -=- ①
解得:2
038v L g
μ= 物块相对小车滑行的位移为L ,摩擦力做负功使得系统生热,Q fL = 可得:203
8
Q mv =
(2)a.把小车放在光滑水平地面上时,小物体与小车间的滑动摩擦力仍为f .
设小物体相对小车滑行距离为L '时,跟小车相对静止(未能滑离小车)共同速度为v , 由动量守恒定律: mv 0=(M+m)v ②
设这过程小车向前滑行距离为s. 对小车运用动能定理有:
21
2
fs Mv =
③ 对小物体运用动能定理有:
22
011()22
f L s mv mv '-+=
- ④ 联立②③④可得
220011
()()22mv fL mv M m M m
'=-++ ⑤
物块相对滑离需满足L L '>且2
038
fL mv =
联立可得:3M m >,
即小物体能滑离小车的质量条件为3M m >
b.当M=4m 时满足3M m >,则物块最终从小车右端滑离,设物块和车的速度分别为1v 、2v . 由动量守恒:
012mv mv Mv =+
由能量守恒定律:
222012111()222
fL mv mv Mv =
-+ 联立各式解得:1025v v =,203
20v v =
9. (1)2.5×104N (2)2250 m 【解析】 【详解】
(1)已知P 0=375 kW=3.75×105 W ,v max =54 km/h=15 m/s , 根据P 0=Fv max 时,F=f ,得:P 0=fv max
机车受到的阻力5
40max 3.7510 2.51015
P f N N v ⨯===⨯ (2)机车在这5 min 内,牵引力为变力,做正功,阻力做负功,重力、弹力不做功. 牵引力做的功为:W F =P 0t 根据动能定理有:2
0max 12
P t fs mv -= 代入数据解得:s=2250m 10.(1)0.8m ;(2)2000W 【解析】 【详解】
(1)小明做平抛运动,根据平抛运动规律:平台的高度h=
12gt 2=1
102
⨯⨯0.42m=0.8m 。
(2)着地前瞬间的竖直速度v y =gt=4m/s ,着地前瞬间速度
;重力的瞬时功率P=mgv y =50⨯10⨯4W=2000W 。
11.(1)4m/s ;(2
;(3)R ⩽0.022m 【解析】 【分析】 【详解】
(1)释放弹簧过程中,弹簧推动物体做功,弹簧弹性势能转变为物体动能
2
12
P A E mv =
解得
4m/s A v (2)A 到B 物体做平抛运动,到B 点有
cos37A B
v
v ︒= 所以
4
5m/s 0.8
B v =
=
B 到
C 根据动能定理有
2211sin37cos3722
C B mgL mg L mv mv μ︒-︒⋅=
- 解得
33m/s C v =
(3)根据题意可知,小球受到的电场力和重力的合力方向向上,其大小为 F=qE-mg=59.6N
所以D 点为等效最高点,则小球到达D 点时对轨道的压力为零,此时的速度最小,即
2
D
v F m R
=
解得
D FR
v m
=
所以要小物块不离开圆轨道则应满足v C ≥v D 得: R≤0.022m 12.
【解析】 【分析】
根据牛顿第二定律求出支持力为零时,小球的线速度的大小,从而确定小球有无离开圆锥体的斜面,若离开锥面,根据竖直方向上合力为零,水平方向合力提供向心力求出线对小球的拉力大小。
【详解】
若小球刚好离开圆锥面,则小球所受重力与细线拉力的合力提供向心力,有:
此时小球做圆周运动的半径为:
解得小球运动的角速度大小为:
代入数据得:
若小球运动的角速度为:
小球对圆锥体有压力,设此时细线的拉力大小为F ,小球受圆锥面的支持力为,则
水平方向上有:
竖直方向上有: 联立方程求得:
【点睛】
解决本题的关键知道小球圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解,根据牛顿第二定律求出临界速度是解决本题的关键。
13.(1)2
g
G
R (2
(3)2
4R g
π 【解析】 【详解】
(1)在火星表面,由万有引力等于重力得:2
GMm
mg R
=
得火星的质量 2
g M G
R =
; (2)火星的第一宇宙速度即为近火卫星的运行速度,根据2
mg m R
v =
得
v = (3)人造卫星绕火星做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力得()
()2
2 222GMm
m R
T R π=⎛⎫
⎪⎝⎭
联立得2
4R T g
π=。
14.(1)2m/s (2)4.29m/s (3)1.38m 【解析】
(1)由题意,在C 处滑块仅在重力作用下做圆周运动,设滑块的质量为m ,由牛顿定律:2
C
v mg m R
=
解得:2/C v m s =
=
(2)由几何关系,BC 高度差H 为:(1cos37)0.72H R m =+= 滑块由B 到C 的运动过程中重力做功,机械能守恒,以B 为势能零点:
22
1122
B C mv mgH mv =+
B v = 带入数据:v B =4.29m/s
(3)滑块由A 到B 过程,由牛顿定律:sin 37mg f ma -=
cos37N mg
= f N μ=
解得:(sin 37cos37)a g μ=- 解得:a=4m/s 2;
设AB 间距为L,由运动公式:v B 2=2aL
由几何关系:h=Lsin370
解得:2sin 37 1.382a
B
v h m ==
15.(1)25N s ⋅ (2)50W 【解析】 【详解】
(1)由动量定理有
1122I Ft F t =+
即前3s 内拉力F 的冲量为
25N s I =⋅
(2)设物体在运动过程中所受滑动摩擦力大小为f ,则在2s ~6s 内,由动量定理有
2223()0F t f t t -+=
设在1s ~3s 内物体的加速度大小为a ,则由牛顿第二定律有
2F f ma -=
第2s 末物体的速度为
2v at =
第2s 末拉力F 的功率为
2P F v =
联立以上方程可求出
50W P =
16.7.5⨯104V/m <E ≤1.25⨯105V/m 【解析】 【详解】
设电场方向与水平面夹角为θ,小球从A 到B 过程中由动能定理:qES cos θ=
1
2
mv B 2-0,解得电场强度E=22cos B mv qS θ=226
110 1.521100.15cos θ--⨯⨯⨯⨯⨯=4
7.510cos θ
⨯V/m ,由题意可知,θ>0,cos θ<1,所以E >7.5⨯104V/m ;为使小球始终沿水平面运动,电场力在竖直方向的分力必须小于等于重力,即:qEsin θ≤mg ,所以tg 22B gs v θ≤
=
22100.151.5⨯⨯=4
3
,即θ<53︒,电场强度E sin mg
q θ≤=2
6
1101041105
--⨯⨯⨯⨯
V/m=1.25⨯105V/m ,故此匀强电场场强E 的取值范围为:
7.5⨯104V/m <E ≤1.25⨯105V/m . 17.(1)180m (1)90m 【解析】 【分析】
(1) 汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力是车与路面间的静摩擦力提供,当静摩擦力达到最大值时,由向心力公式可知这时的半径最小,写出运动学方程,即可求得结果;
(1) 汽车过拱桥,看作在竖直平面内做匀速圆周运动,到达最高点时,重力与支持力的合力提供向心力;为了保证安全,车对路面间的弹力F N 必须大于等于零. 【详解】
(1) 汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力是车与路面间的静摩擦力提供,当静摩擦力达到最大值时,由向心力公式可知这时的半径最小,有:
F m =0.5mg 2mv r
≥
由速度v=30m/s ,解得弯道半径为:r≥180m ;
(1) 汽车过拱桥,看作在竖直平面内做匀速圆周运动,到达最高点时,根据向心力公式有:
2
N v mg F m R
-=
为了保证安全,车对路面间的弹力F N 必须大于等于零,有:
2
v mg m R
≥
代入数据解得:R≥90m . 18.(1)300N/C (2)-2.28×10-5J 【解析】 【详解】
(1)根据电场力做功公式W=Uq 得:5
7
1.210V 30V 410ab W U q --⨯=
=⨯=, 根据匀强电场电势差与电场强度的关系可知,30
V/m 300V/m 0.1
ab ab U E d === 。
即电场的电场强度大小E=300V/m 。
(2)根据匀强电场中,电势差与电场强度的关系可知,a 、c 间电势差U ac =Ed=E (d ab +d bc cos53°)。
电荷从a 移到c ,电场力所做得功W ac =qU ac 解得W ac =2.28×10-5J 。
根据功能关系可知,电场力做正功,电势能减小,故电势能减少了2.28×10-5J 。
19.(1(2)3mg (3)R/μ 【解析】 【分析】
(1)根据机械能守恒定律求解B 点的速度;(2)在B 点,靠支持力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出支持力的大小;(3)根据牛顿第二定律求出匀减速运动的加速度大小,结合速度位移公式求出B 、C 两点的距离. 【详解】
(1)从A 点到B 点由机械能守恒可得:mgR=1
2
mv B 2
解得v B (2) 在B 点,根据牛顿第二定律得,N B −mg =m 2
B
v R ,
解得N B =mg+m 2 B
v R
=3mg .
(3)根据牛顿第二定律得,f mg a g m m
μμ=
==, 则B 、C 两点之间的距离22B v R x a μ
=
= . 【点睛】
解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
20.(1)v =2)22
gR g R h ='+() 【解析】 【详解】
(1)地球表面质量为m 0的物体,有:0
02
Mm G
m g R =① “天宫一号”在该圆轨道上运行时万有引力提供向心力:
2
2
Mm v G m R h R h
=++()②
联立①②两式得:飞船在圆轨道上运行时速度:v =
(2)根据2
Mm
G
mg R h '=+()
③
联立①③解得:
2
2
gR
g
R h ='
+
()。