(13分) 质量为m=2kg的木块,放在水平面上,它们之间的动摩擦因数μ=0.5,现对木块施F=20N的水平拉力,如图15所示。木块运动t=4s后撤去力F,直到木块停止(g=10m/s2)。求:(1)有拉力作用时木块的加速度为多大?(2)撤去拉力F时木块的速度为多大?(3)撤去拉力F到停止运动过程中木块的加速度为多大?(4)木块在水平面上运动的总位移为多少?
如图所示,质量为M=1kg的长木板静止在光滑水平面上,现有一质量m=0.5kg的小滑块(可视为质点)以v0=3m/s的初速度从左端沿木板上表面冲上木板,带动木板一起向前滑动。已知滑块与木板间的动摩擦因数,重力加速度g取10m/s2。求:(1)滑块在木板上滑动过程中,长木板受到的摩擦力大小f和方向;(2)滑块在木板上滑动过程中,滑块相对于地面的加速度大小a;(3)滑块与木板A达到的共同速度v。
(11分)光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的“┙”型滑板(平面部分足够长),滑板的质量为4m。距离滑板的右壁A为L1的B处放有一质量为m、电量为+q(q>0)的小物体(可视为质点),小物体与板面之间的摩擦可忽略不计。整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中。开始时,滑板与小物体都处于静止状态,某时刻释放小物体,求:(1)小物体第一次跟滑板的A壁碰撞前瞬间的速度v1多大;(2)若小物体与A壁碰撞时间极短,且碰撞过程没有机械能损失,则a.小物体第二次即将跟A壁碰撞瞬间,滑板的速度v和小物体的速度v2分别为多大;b.从开始释放小物体到它即将第二次跟A壁碰撞的过程中,整个装置的电势能减少了多少.
如图所示,光滑斜面的倾角α=30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长L1=1m,bc边的边长L2=0.4m,线框的质量m=1kg,电阻R=0.2Ω。斜面上ef线(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的均匀磁场,磁感应强度B随时间t的变化情况如B-t图像,ef线和gh的距离s=6.9m,t=0时线框在平行于斜面向上的恒力F=10N的作用下从静止开始运动,线框进入磁场的过程中始终做匀速直线运动,重力加速度。(1)求线框进入磁场前的加速度大小和线框进入磁场时做匀速运动的速度v大小;(2) 求线框进入磁场的过程中产生的焦耳热;(3)求线框从开始运动到ab边运动到 gh线处所用的时间。
(12分)如图甲所示,相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区,磁场方向垂直纸面向里,在边界上固定两长为L的平行金属极板MN和PQ,两极板中心各有一小孔S1、S2,两极板间电压的变化规律如图乙所示,电压的大小为U0,周期为T0。在t=0时刻将一个质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子由S1静止释放,粒子在电场力的作用下向右运动,在t=时刻通过S2垂直于边界进入右侧磁场区。(不计粒子重力,不考虑极板外的电场)(1)求粒子到达S2时的速度大小v(2)为使粒子不与极板相撞,求磁感应强度的大小应满足的条件;(3)若已保证了粒子未与极板相撞,为使粒子在t=T0时刻再次到达S1,而再次进入电场被加速,求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小。
如图所示,粗糙水平地面与半径为R=0.5m的光滑半圆轨道BCD相连接,且在同一竖直平面内,O是BCD的圆心,BOD在同一竖直线上。质量为m=1kg的小物块在水平恒力F=15N的作用下,由静止开始从A点开始做匀加速直线运动,当小物块运动到B点时撤去F,小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点,已知AB间的距离为3m,重力加速度。求:(1)小物块运动到B点时的速度;(2)小物块离开D点后落到地面上的点与B点之间的距离。(3)小物块在水平面上从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功