在香港海洋公园的游乐场中,有一台大型游戏机叫“跳楼机”.参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面H=40m高处,然后由静止释放.座椅沿轨道自由下落一段时间后,开始受到压缩空气提供的恒定阻力而紧接着做匀减速运动,下落到离地面h=4m高处速度刚好减小到零,这一下落全过程经历的时间是t=6s.求座椅被释放后自由下落的高度及匀减速运动阶段座椅和游客的加速度大小。(不计空气阻力,g取10m/s2)
如图所示,在绝缘水平面上相距为L的A、B两点分别固定着等量正点电荷.O为AB连线的中点,C、D是AB连线上两点,其中AC=CO=OD=DB=1/4L.一质量为m电量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能E从C点出发,沿直线AB向D运动,滑块第一次经过O点时的动能为kE(k>1),到达D点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,求:(1)小滑块与水平面之间的动摩擦因数μ.(2)OD两点间的电势差UOD.(3)小滑块运动的总路程s.
宇航员在月球表面完成下面的实验:在一固定的竖直光滑圆轨道内部最低点静止一个质量为m的小球(可视为质点),如图所示.当给小球一瞬间的速度v时,刚好能使小球在竖直平面内做完整的圆周运动,已知圆弧的轨道半径为r,月球的半径为R1,引力常量为G.求:(1)若在月球表面上发射一颗环月卫星,所需最小发射速度为多大?(2)轨道半径为2R1的环月卫星周期为多大?
在一次扑灭森林火灾的行动中,一架专用直升机载有足量的水悬停在火场上空320 m高处,机身可绕旋翼轴原地旋转,机身下出水管可以从水平方向到竖直向下方向旋转90°,水流喷出速度为30 m/s,不计空气阻力,取g="10" m/s2,请估算能扑灭地面上火的面积.
探究能力是进行物理学研究的重要能力之一.物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关.为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系,某同学采用了下述实验方法进行探索.如图所示,先让砂轮由动力带动匀速旋转,测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据得出结论.另外已测试砂轮转轴的直径为2 cm,转轴间的摩擦力为10 N/π.经实验测得的几组ω和n如下表所示:
(1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中.(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为 .(3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5 rad/s,则它转过45圈时的角速度为 rad/s 。
如图所示,在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B.A球的带电量为+2q,B球的带电量为-3q,两球组成一带电系统。虚线MN与PQ平行且相距3L,开始时A和B分别静止于虚线MN的两侧,虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线。若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MN、PQ间加上水平向右的电场强度为E的匀强电场后。试求:(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小;(2) 带电系统向右运动的最大距离和此过程中B球电势能的变化量;(3) 带电系统运动的周期。