如图11(甲)所示为学校操场上一质量不计的竖直滑竿,滑竿上端固定,下端悬空。为了研究学生沿竿的下滑情况,在竿顶部装有一拉力传感器,可显示竿顶端所受拉力的大小。现有一学生(可视为质点)从上端由静止开始滑下,5s末滑到竿底时速度恰好为零。以学生开始下滑时刻为计时起点,传感器显示的拉力随时间变化情况如图11(乙)所示,g取10m/s2。求:(1)该学生下滑过程中的最大速率?(2)滑竿的长度为多少?(3)1s末到5s末传感器显示的拉力为多少?
人造地球卫星绕地球旋转(设为匀速圆周运动)时,既具有动能又具有引力势能(引力势能实际上是卫星与地球共有的,简略地说此势能是人造卫星所具有的)。设地球的质量为M,以卫星离地还需无限远处时的引力势能为零,则质量为m的人造卫星在距离地心为r处时的引力势能为(G为万有引力常量)。 (1)试证明:在大气层外任一轨道上绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所具有的机械能的绝对值恰好等于其动能。 (2)当物体在地球表面的速度等于或大于某一速度时,物体就可以挣脱地球引力的束缚,成为绕太阳运动的人造行星,这个速度叫做第二宇宙速度,用v2表示。用R表示地球的半径,M表示地球的质量,G表示万有引力常量.试写出第二宇宙速度的表达式。 (3)设第一宇宙速度为v1,证明:。
我国在今年10月24日发射第一颗月球卫星——“嫦娥一号”.同学们也对月球有了更多的关注. ⑴若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径; ⑵若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回抛出点.已知月球半径为r,万有引力常量为G,试求出月球的质量M月.
如图所示,固定在水平面上的斜面倾角θ=37°,长方体木块A的MN面上钉着一颗小钉子,质量m=1.5kg的小球B通过一细线与小钉子相连接,细线与斜面垂直,木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.50.现将木块由静止释放,木块将沿斜面下滑.求在木块下滑的过程中小球对木块MN面的压力.(取g=10m/s2, sin37°=0.6, cos37°=0.8)
如图所示,一根轻弹簧竖直放置在地面上,上端为O点,某人将质量为m的小球放在弹簧上端O处,使它缓慢下落到A处,放手后小球立即处于平衡状态,在此过程中所做的功为。如果将小球从距离弹簧上端O点高度为H的地方由静止释放,小球自由落下,落到弹簧上端O点后,继续下落将弹簧压缩,求小球将弹簧上端压缩到A处时小球速度v的大小。
如图所示,质量分别为2m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B,直角尺的定点O处有光滑的固定转动轴,AO、BO的长分别为2L和L,开始时直角尺的AO部 分处于水平位置而B在O的正下方,让该系统由静止开始自由转动,求(1)当A达到最低点时,A小球的速度大小v; (2)B球能上升的最大高度h。(不计直角尺的质量)