已知国际空间离地高度为H，绕地球运动的周期为T₁，万有引力常量为G，地球半径为R，地球同步卫星距地面的高度为h，地球的自转周期为T₂，地球表面重力加速度为g。

某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M的方法：

地球同步卫星绕地心做圆周运动，由牛顿第二定律得

解得：

（1）这个同学的解题过程存在错误，请指出错误之处，并给出正确解法。

（2）请根据题给条件再提出一种估算地球质量的方法，并解得结果。

解析　(1)整个装置沿斜面向上做匀速运动时，即整个系统处于平衡状态，

则研究A物体：f＝m_Agsin θ＝2 N，

研究整体：F＝(m_A＋m_B)gsin θ＋μ₂(m_A＋m_B)gcos θ＝21 N.

(2)整个装置沿斜面向上做匀加速运动，且A、B恰好没有相对滑动，则说明此时A、B之间恰好达到最大静摩擦力，

研究A物体：

f_max＝f_滑＝μ₁m_Agcos θ＝2.4 N，

f_max－m_Agsin θ＝m_Aa，

解得a＝1 m/s²，

研究整体：F－(m_A＋m_B)gsin θ－μ₂(m_A＋m_B)gcos θ＝(m_A＋m_B)a，

解得F＝23.4 N.

答案　(1)2 N　21 N　(2)2.4 N　23.4 N

右图所示是用电动砂轮打磨工件的装置。砂轮的转轴通过图中O点垂直于纸面，AB是一长度l=0.50m、质量m₁=1kg的均匀刚性细杆，可绕过A端的固定轴在竖直面(图中纸面)内无摩擦地转动。工件C固定在AB杆上，其质量m₂=2kg，工件的重心、工件与砂轮的接触点P以及O点都在过AB中点的竖直线上，P到AB杆的垂直距离d=0.1m。AB杆始终处于水平位置，砂轮与工件之间的动摩擦系数μ=0.5。当砂轮逆时针转动时，要使工件对砂轮的压力F₀=80N，则施于B端竖直向下的力F_B应是多大? (g取10m/s²)

某同学解法如下：当砂轮静止时，把AB杆和工件看成一个物体， 由力矩的平衡，得：                    

解得：                                

（1）       判断该同学的解法是否正确？若正确，请求出F_B的数值；若错误，请列出正确的方程式，并求出F_B的数值。

（2）       若施于B端竖直向下的力F_B的作用点沿AB杆以0.1m/s的速度向左匀速运动，要保持工件对砂轮的压力F₀仍为80N，则求出F_B随时间变化的函数关系式。

（3）       若F_B=200N时杆会断裂，求F_B从B点开始运动的时间，并作出F_B—t图像。

（2012·四川理综）四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20m，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380V，此时输入电动机的电功率为19kW，电动机的内阻为0.4Ω。已知水的密度为1×10³kg/m³，重力加速度取10m/s。求

（1）电动机内阻消耗的热功率；

（2）将蓄水池蓄入864 m³的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）。

【解析】：（1）设电动机的电功率为P，则P=UI

设电动机内阻r消耗的热功率为P_r，则P_r=I²r；

代入数据解得：P_r=1×10³W。

（2）设蓄水池蓄水总质量为M，所用抽水时间为t，已知抽水高度为h，容积为V，水的密度为ρ，则M=ρV

设质量为M的河水增加的重力势能为△E_p，则△E_p =Mgh。

设电动机的输出功率为P₀，则P₀=P- P_r。

根据能量守恒定律，得P₀t×60%×80%=△E_p。

代入数据解得：将蓄水池蓄入864 m³的水需要的时间t=2×10⁴s。

【考点定位】此题考查能量守恒定律及其相关知识。