2004年1月4日美国“勇气”号火星车在火星表面成功登陆。登陆时机选择在6万年来火星距地球最近的一次,火星与地球之间的距离仅有5580万千米,如图所示。火星车在登陆前绕火星作圆周运动,距火星表面高度为H,火星半径为R,绕行N圈的时间为t,求:(1)若地球、火星绕太阳公转均为匀速圆周运动,通过计算比较它们周期T地、T火大小;(2)火星的平均密度(用R、H、N、t、引力常数G表示);(3)火星车登陆后不断地向地球发送所拍摄的照片,地球上接收到的第一张照片大约是火星车多少秒前拍摄的?
(12分)如图所示,一长为L的长方形木块在水平地面上由静止开始以加速度a做匀加速直线运动,先后经过A、B两点位置,且通过A、B两点所用的时间分别为t1和t2,求: ⑴木块分别通过位置A、B的平均速度大小; ⑵木块前端P点到达位置A时的瞬时速度; ⑶木块前端P在A、B之间运动所需的时间。
(12分)一个底面粗糙、质量为m的劈放在水平地面上,劈的斜面光滑且倾角为30°,如图所示,现用一端固定的轻绳系住一质量也为m的小球,绳与斜面夹角为30°,劈和小球均处于静止状态,重力加速度g,求: ⑴绳子对小球的拉力T的大小; ⑵地面对劈的静摩擦力f和支持力N。
(17分)如图所示,质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平面上,木板与地面间的动摩擦因数为μ1,在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数为μ2,取g=10m/s2,试求: ⑴若μ1=0.4,μ2=0.1,木板长L=1m,在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端? ⑵若μ1=0.1,μ2=0.4,木板长L=1m,在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端? ⑶接第⑵问,若在铁块上的右端施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F,通过分析和计算后,请在图中画出铁块受到木板的摩擦力f2随拉力F大小变化的图象。(设木板足够长)
(12分)如图所示,水平转台高1.25m,半径为0.2m,可绕通过圆心处的竖直转轴转动,转台的同一半径上放有质量均为0.4kg的小物块A、B(可看成质点),A与转轴间距离为0.1m,B位于转台边缘处,A、B间用长0.1m的细线相连,A、B与水平转台间最大静摩擦力均为0.54N,g取10m/s2。 ⑴当转台的角速度达到多大时细线上出现张力? ⑵当转台的角速度达到多大时A物块开始滑动? ⑶若A物块恰好将要滑动时细线断开,求B物块落地时与转动轴心的水平距离。(不计空气阻力)
(12分)一宇宙空间探测器从某一星球表面垂直升空,假设探测器的质量恒为1500kg,发动机的推力为恒力,宇宙探测器升空到某一高度时,发动机突然关闭,如图为其速度随时间的变化规律,求: ⑴宇宙探测器在该行星表面能达到的最大高度; ⑵计算该行星表面的重力加速度; ⑶假设行星表面没有空气,试计算探测器的发动机工作时的推力大小。