如图所示,在竖直向下的匀强电场中有一绝缘的光滑离心轨道,一个带负电的小球从斜轨道上的A点由静止释放,沿轨道滑下,已知小球的质量为m,电量大小为-q,匀强电场的场强大小为E,斜轨道的倾角为α (小球的重力大于所受的电场力) 。 (1)求小球沿斜轨道下滑的加速度的大小; (2)若使小球通过半径为R的圆轨道顶端的B点时不落下来,求A点距水平地面的高度h至少应为多大? (3)若小球从斜轨道h =" 5R" 处由静止释放,假设能够通过B点,求在此过程中小球机械能的改变量。
如图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度,m是一个金属球,它系在细金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的电阻丝,其阻值为R。金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计。电阻丝的中点C焊接一根导线。从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表(金属丝和导线电阻不计)。图中虚线OC与AB相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压恒为U的直流稳压电源上。整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向,列车静止时金属丝呈竖直状态,当列车加速或减速前进时,金属线将偏离竖直方向θ,从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。(1)当列车向右做匀加速直线运动时,试写出加速度a与θ角的关系及加速度a与电压表读数对应关系。(2)这个装置能测得的最大加速度是多少?
某一直流电动机提升重物的装置,如图所示,重物的质量m=50kg,电源提供给电动机的电压为U=110V,不计各种摩擦,当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时,电路中的电流强度I=5.0A,求电动机的线圈电阻大小(取g=10m/s2)。
在地球表面附近发射卫星,当卫星的速度超过某一速度时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行,这个速度叫做第二宇宙速度.规定物体在无限远处万有引力势能EP=0,则物体的万有引力势能可表示为EP=-GMm/r,r为物体离地心的距离.设地球半径为r0,地球表面重力加速度为g0,忽略空气阻力的影响,试根据所学的知识,推导第二宇宙速度的表达式(用r0、 g0表示)
如图所示,半径R=0.80m的1/4光滑圆弧轨道竖直固定,过最低点的半径OC处于竖直位置.其右方有底面半径r=0.2m的转筒,转筒顶端与C等高,下部有一小孔,距顶端h=0.8m.转筒的轴线与圆弧轨道在同一竖直平面内,开始时小孔也在这一平面内的图示位置.今让一质量m=0.1kg的小物块自A点由静止开始下落后打在圆弧轨道上的B点,但未反弹,在瞬问碰撞过程中,小物块沿半径方向的分速度立刻减为O,而沿切线方向的分速度不变.此后,小物块沿圆弧轨道滑下,到达C点时触动光电装置,使转筒立刻以某一角速度匀速转动起来,且小物块最终正好进入小孔.已知A、B到圆心O的距离均为R,与水平方向的夹角均为θ=30°,不计空气阻力,g取l0m/s2.求: (1)小物块到达C点时对轨道的压力大小 FC; (2)转筒轴线距C点的距离L; (3)转筒转动的角速度ω.
重力势能EP=mgh实际上是万有引力势能在地面附近的近似表达式,其更精确的表达式为EP=-GMm/r,式中G为万有引力恒量,M为地球质量,m为物体质量,r为物体到地心的距离,并以无限远处引力势能为零。现有一质量为m的地球卫星,在离地面高度为H处绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球质量未知,试求:(1)卫星做匀速圆周运动的线速度;(2)卫星的引力势能;(3)卫星的机械能;(4)若要使卫星能依靠惯性飞离地球(飞到引力势能为零的地方),则卫星至少要具有多大的初速度?