如图所示,在光滑水平面上停有一辆质量为M的小车,车身长为l,一个质量为m的质点放在车的尾部。A与车之间的摩擦系数为m,现给质点A以水平速度v0向右运动,设A与小车的前后档板碰撞中动能不损失。求:① 质点A和小车相对静止时,小车速度是多大?② 质点A相对小车静止前与小车前后档板碰撞的总次数是多少?(提示:每碰一次相对小车滑行L,碰n次,则相对车滑行nL)
(12分)右端连有光滑弧形槽的水平桌面AB长L=1.5 m,如图9所示.将一个质量为m=0.5 kg的木块在F=1.5 N的水平拉力作用下,从桌面上的A端由静止开始向右运动,木块到达B端时撤去拉力F,木块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10 m/s2.求:图9 (1)木块沿弧形槽上升的最大高度; (2)木块沿弧形槽滑回B端后,在水平桌面上滑动的最大距离.
(11分)如图8所示,竖直固定放置的斜面DE与一光滑的圆弧轨道ABC相连,C为切点, 圆弧轨道的半径为R,斜面的倾角为θ.现有一质量为m的滑块从D点无初速下滑,滑块可在斜面和圆弧轨道之间做往复运动,已知圆弧轨道的圆心O与A、D在同一水平面上,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,求:(1)滑块第一次至左侧AC弧上时距A点的最小高度差h. (2)滑块在斜面上能通过的最大路程s.
(15分)汽车发动机的功率为60 kW,汽车的质量为4 t,当它行驶在坡 度为0.02(sinα=0.02)的长直公路上时,如图10所示,所受摩擦阻力为车 重的0.1倍(g=10 m/s2),求: (1)汽车所能达到的最大速度vm; (2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持多长时间? (3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时,汽车做功多少?
(15分)静止在水平地面上的木箱,质量m=50 kg.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.4,若用大小为400 N、方向与水平方向成37°角的斜向上的拉力拉木箱从静止开始运动,使木箱能够到达50 m远处,拉力最少做多少功?(cos37°=0.8,取g=10 m/s2)
(17分)(2009·江苏高考)1932年,劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器.回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,A处粒子源产生的粒子,质量为m,电荷量为+q,在加速器中被加速,加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用. 图17 (1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比; (2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t; (3)实际使用中,磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制.若某一加速器磁感应 强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能Ekm.