两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在水平面内,另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因素相同,导轨电阻不计,回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中,当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。求: ①回路中的电流强度是多少? ②动摩擦因素μ是多少? ③拉力F等于多少?
(12分)如图所示,一长为L的长方形木块在水平地面上由静止开始以加速度a做匀加速直线运动,先后经过A、B两点位置,且通过A、B两点所用的时间分别为t1和t2,求: ⑴木块分别通过位置A、B的平均速度大小; ⑵木块前端P点到达位置A时的瞬时速度; ⑶木块前端P在A、B之间运动所需的时间。
(12分)一个底面粗糙、质量为m的劈放在水平地面上,劈的斜面光滑且倾角为30°,如图所示,现用一端固定的轻绳系住一质量也为m的小球,绳与斜面夹角为30°,劈和小球均处于静止状态,重力加速度g,求: ⑴绳子对小球的拉力T的大小; ⑵地面对劈的静摩擦力f和支持力N。
(17分)如图所示,质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平面上,木板与地面间的动摩擦因数为μ1,在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数为μ2,取g=10m/s2,试求: ⑴若μ1=0.4,μ2=0.1,木板长L=1m,在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端? ⑵若μ1=0.1,μ2=0.4,木板长L=1m,在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端? ⑶接第⑵问,若在铁块上的右端施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F,通过分析和计算后,请在图中画出铁块受到木板的摩擦力f2随拉力F大小变化的图象。(设木板足够长)
(12分)如图所示,水平转台高1.25m,半径为0.2m,可绕通过圆心处的竖直转轴转动,转台的同一半径上放有质量均为0.4kg的小物块A、B(可看成质点),A与转轴间距离为0.1m,B位于转台边缘处,A、B间用长0.1m的细线相连,A、B与水平转台间最大静摩擦力均为0.54N,g取10m/s2。 ⑴当转台的角速度达到多大时细线上出现张力? ⑵当转台的角速度达到多大时A物块开始滑动? ⑶若A物块恰好将要滑动时细线断开,求B物块落地时与转动轴心的水平距离。(不计空气阻力)
(12分)一宇宙空间探测器从某一星球表面垂直升空,假设探测器的质量恒为1500kg,发动机的推力为恒力,宇宙探测器升空到某一高度时,发动机突然关闭,如图为其速度随时间的变化规律,求: ⑴宇宙探测器在该行星表面能达到的最大高度; ⑵计算该行星表面的重力加速度; ⑶假设行星表面没有空气,试计算探测器的发动机工作时的推力大小。