如图a所示,小物体从竖直弹簧上方离地高h1处由静止释放,其动能Ek与离地高度h的关系如图b所示.其中高度从h1下降到h2,图象为直线,其余部分为曲线,h3对应图象的最高点,轻弹簧劲度系数为k,小物体质量为m,重力加速度为g.以下说法正确的是( )
A.小物体下降至高度h3时,弹簧形变量为0 |
B.小物体下落至高度h5时,加速度为0 |
C.小物体从高度h2下降到h4,弹簧的弹性势能增加了 |
D.小物体从高度h1下降到h5,弹簧的最大弹性势能为mg(h1-h5) |
如图,“蜗牛状”轨道OAB竖直固定,其最低点与平板车左端平滑对接,平板车静止在光滑水平面上。其中,“蜗牛状”轨道由内壁光滑的两个半圆轨道OA、AB平滑连接而成,轨道OA的半径R=0.6m,其下端O刚好是轨道AB的圆心。将一质量为m=0.5kg的小球从O点沿切线方向以某一初速度进入轨道OA后,可沿OAB轨道运动滑上平板车。取g=10m/s2.
(1)若因受机械强度的限制,“蜗牛状”轨道AB段各处能承受最大挤压力为Fm=65N,则在保证轨道不受损情况下,该轨道最低点B处速度传感器显示速度范围如何?
(2)设平板车质量为M=2kg,平板车长度为L=2m,小球与平板车上表面动摩擦因数μ=0.5。现换用不同质量m的小球,以初速度v0=m/s从O点射入轨道,试讨论小球质量在不同取值范围内,系统因摩擦而相应产生的热量Q。
如图,有3块水平放置的长薄金属板a、b和c,a、b之间相距为L。紧贴b板下表面竖直放置半径为R的半圆形塑料细管,两管口正好位于小孔M、N处。板a与b、b与c之间接有电压可调的直流电源,板b与c间还存在方向垂直纸面向外的匀强磁场。当体积为V0、密度为ρ、电荷量为q的带负电油滴,等间隔地以速率v0从a板上的小孔竖直向下射入,调节板间电压Uba和Ubc,当Uba=U1、Ubc=U2时,油滴穿过b板M孔进入细管,恰能与细管无接触地从N孔射出。忽略小孔和细管对电场的影响,不计空气阻力,重力加速度为g。求:
(1)油滴进入M孔时的速度v1;
(2)b、c两板间的电场强度E和磁感应强度B的值;
(3)当油滴从细管的N孔射出瞬间,将Uba和B立即调整到Uba′和B′,使油滴恰好不碰到a板,且沿原路与细管无接触地返回穿过M孔,请给出Uba′和B′的结果。
一质量为m1=1 kg、带电量为q=0.5 C的小球M以速度v=4.5 m/s自光滑平台右端水平飞出,不计空气阻力,小球M飞离平台后由A点沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC,圆轨道ABC的形状为半径R<4 m的圆截去了左上角127°的圆弧,CB为其竖直直径,在过A点的竖直线OO′的右边空间存在竖直向下的匀强电场,电场强度大小为E=10 V/m.(sin53°=0.8,cos53°=0.6,重力加速度g取10 m/s2)求:
(1)小球M经过A点的速度大小vA;
(2)欲使小球M在圆轨道运动时不脱离圆轨道,求半径R的取值应满足什么条件?
分如图所示,光滑圆弧轨道最低点与光滑斜面在B点用一段光滑小圆弧平滑连接,可认为没有能量的损失,圆弧半径为R=0.5m,斜面的倾角为450,现有一个可视为质点、质量为m=0.1kg的小球从斜面上A点由静止释放,通过圆弧轨道最低点B时对轨道的压力为6N.以B点为坐标原点建立坐标系如图所示(g=l0m/s2)求:
(1)小球最初自由释放位置A离最低点B的高度h.
(2)小球运动到C点时对轨道的压力的大小;
(3)小球从离开C点至第一次落回到斜面上,落点的坐标是多少?
如图所示,在水平天花板下用a、b两绝缘细线悬挂质量m=0.04 g,带电量q=+1.0×10-4 C的小球,a线竖直,b线刚好伸直,a线长l1=20 cm,b线长l2=40 cm,小球处于静止状态。整个装置处于范围足够大、方向水平且垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度B=2.0 T,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,试求∶
(1)图示位置a、b线中的张力Ta、Tb的大小;
(2)现将a线烧断,且小球摆到最低点时b线恰好断裂,求此后2 s内小球的位移x的大小。
如图所示,在同一竖直平面内,一轻质弹簧一端固定,静止斜靠在光滑斜面上,另一自由端恰好与水平线AB齐平,一长为L的轻质细线一端固定在O点,另一端系一质量为的小球,O点到AB的距离为2L.现将细线拉至水平,小球从位置C由静止释放,到达O点正下方时,细线刚好被拉断.当小球运动到A点时恰好能沿斜面方向压缩弹簧,不计碰撞时的机械能损失,弹簧的最大压缩量为 (在弹性限度内),求:
(1)细线所能承受的最大拉力F;
(2)斜面的倾角;
(3)弹簧所获得的最大弹性势能.
如图所示,水平轨道AB与竖直轨道CD用一光滑的半径R=0.5m的圆弧BC平滑连接,现有一物块从竖直轨道上的Q点由静止开始释放,已知QC间的长度R=0.5m,物块的质量m=0.2kg,物块与AB和CD轨道间的动摩擦因数均为μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2,求;
(1)物块下滑到水平面后,距离B点的最远距离s为多少?
(2)若整个空间存在一水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×106V/m,并使物块带电,带电量为q=+2.0×10-6C,所有接触面均绝缘,现使带电物块从水平面上的P点由静止开始释放(P点未在图中标出),要想使物块刚好能通过Q点,PB间的长度L为多少?
(3)在符合第二问的基础上,物块到达圆弧上C点时,对轨道的压力大小?
如图所示,半径R=0.4 m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内,轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角θ=30°,下端点C为轨道的最低点且与粗糙水平面相切,一根轻质弹簧的右端固定在竖直挡板上。质量m=0.1 kg的小物块(可视为质点)从空中A点以v0=2 m/s的速度被水平抛出,恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道,经过C点后沿水平面向右运动至D点时,弹簧被压缩至最短,C、D两点间的水平距离L=1.2m,小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,g取10 m/s2。求:
(1)小物块经过圆弧轨道上B点时速度vB的大小;
(2)小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力大小;
(3)弹簧的弹性势能的最大值Epm。
(19分)如图所示,足够长的光滑绝缘水平台左端固定一被压缩的绝缘轻质弹簧,一个质量、电量的可视为质点的带电小球与弹簧接触但不栓接。某一瞬间释放弹簧弹出小球,小球从水平台右端A点飞出,恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的最高B点,并沿轨道滑下。已知AB的竖直高度,倾斜轨道与水平方向夹角为、倾斜轨道长为,带电小球与倾斜轨道的动摩擦因数。倾斜轨道通过光滑水平轨道CD与光滑竖直圆轨道相连,在C点没有能量损失,所有轨道都绝缘,运动过程小球的电量保持不变。只有过山车模型的竖直圆轨道处在范围足够大竖直向下的匀强电场中,场强。(cos37°=0.8,sin37°=0.6,取g=10m/s2)求:
(1)被释放前弹簧的弹性势能?
(2)要使小球不离开轨道(水平轨道足够长),竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件?
(3)如果竖直圆弧轨道的半径,小球进入轨道后可以有多少次通过竖直圆轨道上距水平轨道高为0.01m的某一点P?
如图所示,一光滑平直轨道上A、B两点处各有一个小球m1和m2,m1=2kg,m2=1kg,平直轨道末端C点处刚好与一光滑的圆弧管道平滑相连,D为圆弧管道的顶点,圆弧半径R=2.5m,两小球半径均为r,r略小于管道半径,且r<<R。其中A点与C点的距离L="12" m.现让m2从B点以v0的速度向前运动并进入圆弧管道,当m2经过圆弧管道的顶部D点时对圆弧轨道的压力恰好为零,与此同时,m1受到一个水平拉力F的作用从静止开始运动,经过一段时间后恰与落下的m2相撞(g取10 m/s2),求:
(1)m2在B点出发时的速度v0的大小;
(2)水平拉力F的大小
摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米。电梯的简化模型如1所示。考虑安全、舒适、省时等因索,电梯的加速度a是随时间t变化的。已知电梯在t = 0时由静止开始上升,a - t图像如图2所示。电梯总质最m = 2.0×103 kg。忽略一切阻力,重力加速度g取10m/s2。
(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2;
(2)类比是一种常用的研究方法。对于直线运动,教科书中讲解了由v - t图像求位移的方法。请你借鉴此方法,对比加速度的和速度的定义,根据图2所示a - t图像,求电梯在第1s内的速度改变量△v1和第2s末的速率v2;
(3)求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率p:再求在0~11s时间内,拉力和重力对电梯所做的总功W。
如图所示,在外力作用下某质点运动的图象为正弦曲线。从图中可以判断( )
A.在时间内,外力做负功 |
B.在时间内,外力的功率逐渐增大 |
C.在时刻,外力的功率最大 |
D.在时间内,外力做的总功为零 |
如图所示,质量为m=1kg的可视为质点的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点,随传送带运动到A点后水平抛出,小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑,圆弧轨道与质量为M=2kg的足够长的小车左端在最低点O点相切,并在O点滑上小车,水平地面光滑,当物块运动到障碍物Q处时与Q发生无机械能损失的碰撞。碰撞前物块和小车已经相对静止,而小车可继续向右运动(物块始终在小车上),小车运动过程中和圆弧无相互作用。已知圆弧半径R=1.0m,圆弧对应的圆心角θ为53°,A点距水平面的高度h=0.8m,物块与小车间的动摩擦因数为μ=0.1,重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。试求:
(1)小物块离开A点的水平初速度v1;
(2)小物块经过O点时对轨道的压力;
(3)第一次碰撞后直至静止,物块相对小车的位移和小车做匀减速运动的总时间。