某教练员选拔短跑运动员,要对运动员进行测试。在对某运动员测试时,发现此运动员能在起跑后2s内通过10m距离并达到他的最大速度(此过程可视为匀加速过程)。运动员以最大速度运动持续时间不超过10s,持续10s之后,运动员将做匀减速运动,匀减速时加速度大小为1m/s2。若把短跑运动员完成赛跑的过程简化为匀加速直线运动、匀速直线运动及匀减速直线运动。(1)求该运动员在启动阶段的加速度大小。(2)求该运动员100m赛跑的最好成绩。
如图所示,在电子枪右侧依次存在加速电场,两水平放置的平行金属板和竖直放置的荧光屏。加速电场的电压为U1。两平行金属板的板长、板间距离均为d。荧光屏距两平行金属板右侧距离也为d。电子枪发射的质量为m、电荷量为–e的电子,从两平行金属板的中央穿过,打在荧光屏的中点O。不计电子在进入加速电场前的速度及电子重力。 (1)求电子进入两金属板间时的速度大小v0; (2)若两金属板间只存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,求电子到达荧光屏的位置与O点距离的最大值和此时磁感应强度B的大小; (3)若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场,两板间的偏转电压为U2,电子会打在荧光屏上某点,该点距O点距离为,求此时U1与U2的比值;若使电子打在荧光屏上某点,该点距O点距离为d,只改变一个条件的情况下,请你提供一种方案,并说明理由。
水上滑梯可简化成如图所示的模型,斜槽AB和水平槽BC平滑连接,斜槽AB的竖直高度H=5.0m,倾角θ=37°。BC面与水面的距离h=0.80m,人与AB、BC间的摩擦均忽略不计。取重力加速度g=10m/s2,cos37°=0.8,sin37°=0.6。一同学从滑梯顶端A点无初速地自由滑下,求: (1)该同学沿斜槽AB下滑时加速度的大小a; (2)该同学滑到B点时速度的大小vB; (3)从C点滑出至落到水面的过程中,该同学在水平方向位移的大小x。
如图所示,质量为M=4kg的木板静置于足够大的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ=0.01,板上最左端停放着质量为m=1kg可视为质点的电动小车,车与木板右端的固定挡板相距L=5m。现通电使小车由静止开始从木板左端向右做匀加速运动,经时间t=2s,车与挡板相碰,车与挡板粘合在一起,碰撞时间极短且碰后自动切断小车的电源。(计算中取最大静摩擦力等于动摩擦力,并取g=10m/s2。) (1)试通过计算说明:车与挡板相碰前,木板相对地面是静止还是运动的? (2)求出小车与挡板碰撞前,车的速率v1和板的速率v2; (3)求出碰后木板在水平地面上滑动的距离S。
如图所示,在x轴下方的区域内存在+y方向的匀强电场,电场强度为E。在x轴上方以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内存在匀强磁场,磁场的方向垂直于xoy平面向外,磁感应强度为B。-y轴上的A点与O点的距离为d,一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点由静止释放,经电场加速后从O点射入磁场,不计粒子的重力。 (1)求粒子在磁场中运动的轨道半径r; (2)要使粒子进人磁场之后不再经过x轴,求电场强度的取值范围; (3)改变电场强度,使得粒子经过x轴时与x轴成θ=300的夹角,求此时粒子在磁场中的运动时间t及经过x轴的位置坐标值x0。
真空中存在空间范围足够大的水平向右的匀强电场。在电场中,若将一个质量为m=0.1kg、带正电的小球由静止释放,运动中小球速度与竖直方向夹角为37°。现将该小球从电场中某点以初速度v0=10m/s竖直向上抛出,(取sin37°=0.6,cos37°="0.8" ,g=10m/s2)求运动过程中: (1)小球受到的电场力的大小及方向; (2)小球从抛出点至最高点的过程中水平位移为多大? (3)小球从抛出点至最高点的过程中电势能的变化量。