某中学的部分学生组成了一个课题小组,对海啸的威力进行了模拟研究,他们设计了如下的模型:如图甲在水平地面上放置一个质量为m=4kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移x变化的图像如图乙所示,已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2,则:(1)运动过程中物体的最大加速度为多少?(2)在距出发点什么位置时物体的速度达到最大?(3)物体在水平面上运动的最大位移是多少?
设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务,乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱,如图所示.为了安全,返回舱与轨道舱对接时,必须具有相同的速度.已知返回舱返回过程中需克服火星的引力做功,返回舱与人的总质量为m,火星表面的重力加速度为g,火星的半径为R,轨道舱到火星中心的距离为r,不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响,则该宇航员乘坐的返回舱在火星表面开始返回时至少需要具有多少能量才能返回轨道舱?
(14分)如图,光滑水平面AB与竖直面的半圆形导轨在B点相连接,导轨半径为R,一质量为m的静止木块在A处压缩弹簧,释放后,木块获得一向右的初速度,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力是其重力的7倍,之后向上运动恰能通过轨道顶点C,不计空气阻力,试求: (1)弹簧对木块所做的功; (2)木块从B到C过程中克服摩擦力做的功; (3)木块离开C点落回水平面所需的时间和落回水平面时的动能。
(8分)某人用100N的力将一质量为50g的小球以10m/s的速度从某一高处竖下向下抛出,经1s小球刚好落地,不考虑空气阻力,选地面为零势能点,g=10m/s2。 求:(1)小球刚抛出时的动能和势能各多大? (2)小球着地时的动能和势能各多大?
(4分) 推导动能定理的表达式(要求做图写出必要的过程)
(10分)两个星体组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动,现测得两星中心距离为R,其运动周期为T,求两星的总质量。