如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5×103 kg的重物竖直吊起的过程中,重物由静止开始向上做匀加速直线运动,加速度a=0.2 m/s2,当起重机输出功率达到其允许的最大值时,保持该功率直到重物做vm=1.02 m/s的匀速运动。取g=10 m/s2,不计额外功。求:(1)起重机允许输出的最大功率; (2)重物做匀加速运动所经历的时间;(3)起重机在第2秒末的输出功率。
(14分)如图甲所示,在xOy坐标平面y轴左侧有一速度选择器,速度选择器中的匀强电场方向竖直向下,两板间的电压为U,距离为d;匀强磁场磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里。xOy坐标平面的第一象限(包括x、y轴)内存在磁感应强度大小为BO、方向垂直于xOy平面且随时间做周期性变化的匀强磁场,如图乙所示(磁场方向垂直xOy平面向里的为正)。一束比荷不同的带正电的粒子恰能沿直线通过速度选择器,在t=0时刻从坐标原点O垂直射人周期性变化的磁场中。部分粒子经过一个磁场变化周期TO后,速度方向恰好沿x轴正方向。不计粒子的重力,求: (1)粒子进入周期性变化的磁场的速度”; (2)请用三角板和圆规作出经一个磁场变化周期TO后,速度方向恰好沿x轴正方向,且此时纵坐标最大的粒子的运动轨迹,并求出这种粒子的比荷上; (3)在(2)中所述的粒子速度方向恰好沿x轴正方向时的纵坐标y。
(12分)如图长为L=1.5m的水平轨道AB和光滑圆弧轨道BC平滑相接,圆弧轨道半径R=3m,圆心在B点正上方O处,弧BC所对的圆心角为=53O,具有动力装置的玩具小车质量为m=1kg,从A点开始以恒定功率P=10w由静止开始启动,运动至B点时撤去动力,小车继续沿圆弧轨道运动并冲出轨道。已知小车运动到B点时轨道对小车的支持力为FB=26N,小车在轨道AB上运动过程所受阻力大小恒为f=0.1mg小车可以被看成质点。取g=10m/s2,,sin53o=0.8,cos53o=0.6,求:(1)动力小车运动至B点时的速度VB的大小; (2)小车加速运动的时间t;(3)小车从BC弧形轨道冲出后能达到的最大离地高度。
(12分)如图足够长的光滑斜面与水平面的夹角为=30o,空间中自上而下依次分布着垂直斜面向下的匀强磁场区域I、Ⅱ、Ⅲ,相邻两个磁场的间距均为d=0.5m。一边长L=0.1m、质量m=0.5kg、电阻R=0.3的正方形导线框放在斜面的顶端,导线框的下边距离磁场I的上边界为do=0.9m。将导线框由静止释放,导线框匀速穿过每个磁场区域。已知重力加速度g=10m/s2,求:(1)导线框进入磁场I时的速度;(2)磁场I的磁感应强度Bt;(3)导线框穿过全部磁场区域过程中产生的总焦耳热。
(10分)“辽宁号”航母在某次海试中,歼15舰载机降落着舰后顺利勾上拦阻索,在甲板上滑行s=117m停下。设舰载机勾上拦阻索后的运动可视为做匀减速直线运动,航母始终保持静止。已知飞机的质量m="3" x104kg,勾上拦阻索时的速度大小V0=78m/s,求:(1)舰载机勾上拦阻索后滑行的时间t;(2)舰载机滑行过程所受的总阻力f。
如图所示,用不可伸长的轻绳AC和BC吊起一质量不计的沙袋,绳AC和BC与天花板的夹角分别为60°和30°。现缓慢往沙袋中注入沙子。重力加速度g取10m/s2。(1)当注入沙袋中沙子的质量m=10kg时,求绳AC和BC上的拉力大小FAC和FBC。(2)若AC能承受的最大拉力为150N,BC能承受的最大拉力为100N,为使绳子不断裂,求注入沙袋中沙子质量的最大值M。