山谷中有三块大石头和一根不可伸长的青之青藤,其示意图如下。图中A、B、C、D均为石头的边缘点,O为青藤的固定点,h1=1.8m,h2=4.0m,x1=4.8m,x2=8.0m。开始时,质量分别为M=10kg和m=2kg的大小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上,当大猴发现小猴将受到伤害时,迅速从左边石头A点起水平跳到中间石头,大猴抱起小猴跑到C点,抓住青藤的下端荡到右边石头的D点,此时速度恰好为零。运动过程中猴子均看成质点,空气阻力不计,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)大猴子水平跳离的速度最小值; (2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小;
(3)荡起时,青藤对猴子的拉力大小。
如图所示,电源电动势为50 V,电源内阻r为1.0Ω,定值电阻R为14Ω,M为直流电动机,电动机电阻r0为2.0Ω.电动机正常运转时,电压表的读数为35V.求在100s的时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分各是多少?正常工作时电动机的效率是多少?
水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)。现垂直于导轨搁一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方,如图所示,问:当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?
跳水运动员从高于水面H=10m的跳台自由落下,身体笔直且与水面垂直.假设运动员的质量m=50kg,其体型可等效为一长度L=1.0m、直径d=0.30m的圆柱体,略去空气阻力.运动员落水后,水的等效阻力f作用于圆柱体的下端面,f的量值随落水深度Y变化的函数曲线如图所示. 该曲线可近似看作椭圆的一部分,该椭圆的长、短轴分别与坐标轴OY和Of重合.运动员入水后受到的浮力F=ρgV (V是排开水的体积)是随着入水深度线性增加的.已知椭圆的面积公式是S=πab,水的密度ρ=1.0×103kg/m3, g取10m/s2. 试求:运动员刚入水时的速度;运动员在进入水面过程中克服浮力做的功;为了确保运动员的安全,水池中水的深度h至少应等于多少?
如图所示,匀强磁场磁感应强度 B=0.2T,磁场宽度 L=0.3m, 一正方形金属框边长 ab=0.1m, 每边电阻R=0.2W,金属框在拉力F作用下以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线方向垂直.求:画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流i和a、b两端电压Uab随时间t的变化图线(规定以adcba为正方向);金属框穿过磁场区域的过程中,拉力F做的功;金属框穿过磁场区域的过程中,导线ab上所产生的热量.
如图所示,质量为m的木块从A 点水平抛出,抛出点离地面高度为,不计空气阻力.在无风情况下落地点B 到抛出点的水平距离为S;当有恒定的水平风力F时,仍以原来初速度抛出,落地点C到抛出点的水平距离为3s/4.试求:无风情况下木块落地时的速度;水平风力F的大小.