向的夹角为45°斜向右下(1分)16.(10分)解:(1)设物块恰好通过圆轨道最高点B时的速率为vB,根据牛顿第二定律有:mgm
2vB(1分)R
解得:vBgR1005ms5ms设物块通过圆轨道最低点A的速率为vA,对于物块由A点运动至B点的过程,根据机械能守恒定律有:解得:vA50ms(1分)
1122mvAmvB2mgR(1分)22
f设物块通过圆轨道最低点A时,轨道对物块的支持力为FN,根据牛顿第二定律有FN-mgm
2vA;解得:FN60NR
(1分)
据牛顿第三定律,物块通过圆轨道最低点A对轨道的压力FNFN60N(1分)(2)物块在传送带上的加速度aμg50ms2(1分)根据(1)可知物块运动至A点的速度满足vA50ms,可使其恰好通过圆轨道最高点B。
2vA25m(1分)传送带的速率v050ms,物块在传送带上加速运动的位移为x02a
故轻放小物块的位置坐标需满足x≤lx035m(1分)
(3)设为将小物块从O点运送到A点传送带电动机做的功为W,
vA110s,小物块加速运动的位移xat225m(1分)a212根据功能关系有:WmvAmgv0tx25J(1分)2
小物块加速运动时间t17.(10分)解:(1)对A、B碰撞过程,根据动量守恒定律有:mv0=m+2mv1(2分)1解得:v1v0(1分)3(2)设C停在Q点时A、B、C共同速度为v2,根据动量守恒定律有:2mv04mv21解得:v2v0(1分)2对A、B、C组成的系统,从A、B碰撞结束瞬时到C停在Q点的过程,1112根据功能关系有:μmg2L=mv2+3mv21-4mv2(1分)2022v20解得:μ=(1分)12Lg(3)设弹簧压缩到最短时A、B、C共同速度为v3。对于A、B、C组成的系统,弹簧压缩到最短时系统的弹性势能Ep最大。对于A、B、C组成的系统,从A、B碰撞后瞬间到弹簧压缩到最短的过程,1根据动量守恒定律有:2mv0=4mv3;解得:v3=v0(1分)21112根据功能关系有:μmgLEp=mv2+3mv2(2分)1-4mv320221解得:Ep=mv2(1分)120
f18.(10分)解:(1)设卫星在R轨道运行的周期为T,根据万有引力定律和牛顿第二定律有:
GMm4π2mR(2分)R2T2
解得:T
4π2R3(1分)GM
(2)①如图所示,最大横截面积为A的卫星,经过时间t从图中的实线位置运动到了图中的虚线位置,该空间区域的稀薄空气颗粒的质量为mAvt(1分)以这部分稀薄空气颗粒为研究对象,碰撞后它们都获得了速度v,设飞船给这部分稀薄空气颗粒的平均作用力大小为F,根据动量定理有:Ftmv(1分)
vA
根据万有引力定r