有一个质量为m的小圆环瓷片最高能从h=0.18m高处静止释放后直接撞击地面而不被摔坏。现让该小圆环瓷片恰好套在一圆柱体上端且可沿圆柱体下滑,瓷片与圆柱体之间的摩擦力f=4.5mg。如图所示,若将该装置从距地面H=4.5m高处从静止开始下落,瓷片落地恰好没摔坏。已知圆柱体与瓷片所受的空气阻力都为自身重力的k=0.1倍,圆柱体碰地后速度立即变为零且保持竖直方向。g=10m/s2。求:(1)瓷片直接撞击地面而不被摔坏时的最大着地速度v0;(2)瓷片随圆柱体从静止到落地的时间t和圆柱体长度L。
(12分)如图9所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接,导轨半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点.试求: (1)弹簧开始时的弹性势能; (2)物体从B点运动至C点克服阻力做的功; (3)物体离开C点后落回水平面时的动能.
(14分)质量m=1 kg的物体,在水平拉力F(拉力方向与物体初速度方向相同) 的作用下,沿粗糙水平面运动,经过位移4 m时,拉力F停止作用,运动到位 移是8 m时物体停止,运动过程中Ek-x的图线如图10所示.求:(g取10 m/s2) (1)物体的初速度多大? (2)物体和平面间的动摩擦因数为多大? (3)拉力F的大小.
(12分)右端连有光滑弧形槽的水平桌面AB长L=1.5 m,如图9所示.将一个质量为m=0.5 kg的木块在F=1.5 N的水平拉力作用下,从桌面上的A端由静止开始向右运动,木块到达B端时撤去拉力F,木块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10 m/s2.求: (1)木块沿弧形槽上升的最大高度; (2)木块沿弧形槽滑回B端后,在水平桌面上滑动的最大距离.
(11分)如图8所示,竖直固定放置的斜面DE与一光滑的圆弧轨道ABC相连,C为切点, 圆弧轨道的半径为R,斜面的倾角为θ.现有一质量为m的滑块从D点无初速下滑,滑块可在斜面和圆弧轨道之间做往复运动,已知圆弧轨道的圆心O与A、D在同一水平面上,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,求: (1)滑块第一次至左侧AC弧上时距A点的最小高度差h. (2)滑块在斜面上能通过的最大路程s.
(15分)汽车发动机的功率为60 kW,汽车的质量为4 t,当它行驶在坡度为0.02(sinα=0.02)的长直公路上时,如图10所示,所受摩擦阻力为车重的0.1倍(g=10 m/s2),求: (1)汽车所能达到的最大速度vm; (2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持多长时间? (3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时,汽车做功多少?