如图所示,一绝缘细圆环半径为r,环面处于竖直平面内,场强为E的水平匀强电场与圆环平面平行。环上穿有一电量为+q、质量为m的小球,可沿圆环做无摩擦的圆周运动。电场力大小等于重力,重力加速度为g,若小球能完成完整的圆周运动,则(1)小球经水平直径左端A点时的速度大小vA是多大?(2)当小球运动到圆环的最低点B点时,速度又是多大?此时小球对圆环的作用力是多少?
(14分)质量m=1 kg的物体,在水平拉力F(拉力方向与物体初速度方向相同) 的作用下,沿粗糙水平面运动,经过位移4 m时,拉力F停止作用,运动到位 移是8 m时物体停止,运动过程中Ek-x的图线如图10所示.求:(g取10 m/s2) (1)物体的初速度多大? (2)物体和平面间的动摩擦因数为多大? (3)拉力F的大小.
(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: (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)