风洞实验室可产生水平方向的、大小可调节的风力.在风洞中有一固定的支撑架ABC,该支撑架的上表面光滑,是一半径为R的1/4圆弧面,如图所示,圆弧面的圆心在O点,O离地面高为2R,地面上的D处有一竖直的小洞,离O点的水平距。现将质量分别为ml和m2的两小球用一不可伸长的轻绳连接按图中所示的方式置于圆弧面上,球ml放在与圆心O在同一水平面上的A点,球m2竖直下垂.
(1)在无风情况下,若将两球由静止释放(不计一切摩擦),小球ml沿圆弧面向上滑行,到最高点C与圆弧面脱离,则两球的质量比ml : m2是多少?
(2)让风洞实验室内产生的风迎面吹来,释放两小球使它们运动,当小球ml滑至圆弧面的最高点C时轻绳突然断裂,通过调节水平风力F的大小,使小球m1恰能与洞壁无接触地落入小洞D的底部,此时小球m1经过C点时的速度是多少?水平风力F的大小是多少(小球m1的质量已知)?
质量m=2.0kg的物体静止在水平地面的A点上,用水平拉力F1=10N拉这个物体,使其从A点由静止开始做匀加速直线运动至B点。已知AB间距离为12.5m,物体到B点的速度大小为5.0m/s。g取10m/s2,求:
(1)物体与地面间的动摩擦因数;
(2)当物体运动到B点时,撤去水平拉力F1,物体在水平面上滑行一段距离后停在C点。现改用与水平方向夹角为斜向上的F2=10N的力拉这个物体,若使这个物体在水平地面上从C点由静止开始运动,并能到达距C点12.5m远的地方,则F2至少要做多少功?
(结果保留2位有效数字)
如图8所示,某滑板爱好者在平台上滑行,他水平离开平台边缘A点时的速度vA=5.0m/s,落在水平地面的B点,其水平位移s1=3.0m。人和滑板与水平地面在B点相互作用后速度方向瞬间变为水平,并沿水平地面滑行s2=8.0m后停止。已知人与滑板可视为质点,其总质量m=60.0kg,沿水平地面滑行过程中所受到的平均阻力大小Ff=60N,空气阻力忽略不计, g取10m/s2。求:
(1)人与滑板在空中运动的时间;
(2)平台距离水平地面的高度;
(3)人和滑板与水平地面在B点相互作用过程中损失的动能。
已知引力常量为G,地球的质量为M,地球的半径为R,某飞船绕地球做匀速圆周运动时距地面的高度为h。根据以上条件求(用题中字母表示结果):
(1)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径;
(2)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小。
如图7所示,在光滑水平面上,一质量为m=0.20kg的小球在绳的拉力作用下做半径为r=1.0m的匀速圆周运动。已知小球运动的线速度大小为v=2.0m/s,求:
(1)小球运动的周期;
(2)小球做匀速圆周运动时,绳对它的拉力大小。
已知国际空间离地高度为H,绕地球运动的周期为T1,万有引力常量为G,地球半径为R,地球同步卫星距地面的高度为h,地球的自转周期为T2,地球表面重力加速度为g。
某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量M的方法:
地球同步卫星绕地心做圆周运动,由牛顿第二定律得
解得:
(1)这个同学的解题过程存在错误,请指出错误之处,并给出正确解法。
(2)请根据题给条件再提出一种估算地球质量的方法,并解得结果。