如图,一滑块通过长度不计的短绳拴在小车的板壁上,小车上表面光滑。小车由静止开始向右匀加速运动,经过2s,细绳断裂。细绳断裂后,小车的加速度不变,又经过一段时间,滑块从小车左端刚好掉下,在这段时间内,已知滑块相对小车前3s内滑行了4.5m,后3s内滑行了10.5m。求:(1)小车底板长是多少?(2)从小车开始运动到滑块离开车尾,滑块相对于地面移动的距离是多少?
如图,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。(1)如图1,若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻,导体棒在拉力F的作用下以速度v沿轨道做匀速运动。请通过公式推导证明:在任意一段时间Δt内,拉力F所做的功与电路获取的电能相等。(2)如图2,若轨道左端接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值未知的电阻。闭合开关S,导体棒从静止开始运动,经过一段时间后,导体棒达到最大速度vm,求此时电源的输出功率。(3)如图3,若轨道左端接一电容器,电容器的电容为C,导体棒在水平拉力的作用下从静止开始向右运动。电容器两极板电势差随时间变化的图象如图4所示,已知t1时刻电容器两极板间的电势差为U1。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。
如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,即F=-kx,其中k是由系统本身特性决定的线性回复力常数,那么质点的运动就是简谐运动。(1)图1所示为一理想单摆,摆球的质量为m,摆长为L。重力加速度为g。请通过计算说明该单摆做简谐运动的线性回复力常数k=?(2)单摆做简谐运动的过程中,由于偏角很小,因此可以认为摆球沿水平直线运动。如图2所示,质量为m的摆球在回复力F=-kx作用下沿水平的x轴做简谐运动,若振幅为A,在平衡位置O点的速度为vm,试证明:。(3)如图3所示,两个相同的理想单摆均悬挂在P点。将B球向左拉开很小的一段距离由静止释放,B球沿水平的x轴运动,在平衡位置O点与静止的C球发生对心碰撞,碰撞后B、C粘在一起向右运动。已知摆球的质量为m,摆长为L。释放B球时的位置到O点的距离为d。重力加速度为g。求B、C碰撞后它们沿x轴正方向运动的最大距离。
一小孩自己不会荡秋千。爸爸让他坐在秋千板上,将小孩和秋千板一起拉到某一高度,此时绳子与竖直方向的偏角为37°,然后由静止释放。已知小孩的质量为25kg,小孩在最低点时离系绳子的横梁2.5m。重力加速度g=10m/s2。,。忽略秋千的质量,可把小孩看做质点。(1)假设小孩和秋千受到的阻力可以忽略,当摆到最低点时,求:a.小孩的速度大小;b.秋千对小孩作用力的大小。(2)假设小孩和秋千受到的平均阻力是小孩重力的0.1倍,求从小孩被释放到停止经过的总路程。
在如图所示的电路中,电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表的电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱。(1)用一条导线把A、B直接连起来,此时,应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?(2)调至满偏后保持R1的值不变, 在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2,电流表的读数是多少?(3)调至满偏后保持R1的值不变,在A、B间接入一个未知的定值电阻Rx,电流表的读数为Ix,请写出Ix随Rx变化的数学表达式。
如图所示,光滑半圆形轨道处于竖直平面内,半圆轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A。一质量为m的小球在水平地面上的C点受水平向左的恒力F由静止开始运动,当运动到A点时撤去恒力F,小球沿竖直半圆轨道运动到轨道最高点B点,最后又落在水平地面上的D点(图中未画出)。已知A、C间的距离为L,重力加速度为g。(1)若轨道半径为R,求小球到达圆轨道B点时对轨道的压力FN;(2)为使小球能运动到轨道最高点B,求轨道半径的最大值Rm;(3)轨道半径R多大时,小球在水平地面上的落点D到A点的距离最大?最大距离xm是多少?