如图,水平地面AB=10.0m。BCD是半径为R=0.9m的光滑半圆轨道,O是圆心,DOB在同一竖直线上。一个质量m=1.0kg的物体静止在A点。现用F=10N的水平恒力作用在物体上,使物体从静止开始做匀加速直线运动。物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.5。当物体运动到B点时撤去F。之后物体沿BCD轨道运动,离开最高点D后落到地上的P点(图中未画出)。G取10m/s2。求:
(1)物体运动到B点时的速度大小;
(2)物体运动到D点时的速度大小;
(3)物体落点P与B间的距离。
跳伞运动员从350m的高空离开飞机,自由下落一段距离后才打开伞。设开伞后以2m/s2的加速度匀减速下降,到达地面时速度为4m/s,求他下落的总时间及自由下落的距离。(g取10m/s2)
如图20所示,在直角坐标系的I、II象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场,第III象限有沿y轴负方向的匀强电场,第四象限内无电场和磁场.质量为m,电量为q的粒子由M点以速度v0沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经N和x轴上的P点最后又回到M点。设OM=OP=l,ON=2l,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)匀强磁场磁感应强度B的大小;
(3)粒子从M点进入电场,经N、P点最后又回到M点所用的时间 t。
如图18所示,上海磁悬浮列车专线西起上海地铁2号线的龙阳路站,东至上海浦东国际机场,专线全长29.863公里。由中德两国合作开发的世界第一条磁悬浮商运线。
磁悬浮列车的原理如图19所示,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等间距的匀强磁场B1、B2,导轨上有金属框abcd,金属框的面积与每个独立磁场的面积相等。当匀强磁场B1、B2同时以速度v沿直线导轨向右运动时,金属框也会沿直线导轨运动。设直导轨间距为L=0.4m,B1=B2=1T,磁场运动速度为v=5m/s,金属框的电阻为R=2Ω。试求:
(1)若金属框不受阻力时,金属框如何运动;
(2)当金属框始终受到f=1N的阻力时,金属框相对于地面的速度是多少;(3)当金属框始终受到1N的阻力时,要使金属框维持最大速度,每秒钟需要消耗多少能量?这些能量是谁提供的?
潮汐能是一种有待开发新能源,利用涨、落潮位差,可以把潮汐势能转化为动能再通过水轮机发电。如图17所示为双向型潮汐电站示意图,在海湾建一拦水坝,使海湾与大海隔开构成水库, 在坝上安装水轮发电机组,利用潮汐造成的坝内、外水位差, 引导高水位的海水通过水轮发电机, 将机械能转变成。海水密度=1.0
103 kg/m2, g =10m/s2。
(1)试用图中规定的符号,画出涨潮和落潮时,海水双向流动的路径。
(2)已知某潮汐电站海湾水库面积约2.5106 m2, 假设电站的总能量转换效率为10% ,该电站的年发电总量1.0
107 kW·h ,电站发电功率为3.2
103 kW。试推算出大坝两侧涨、落潮的平均潮差及日满负荷工作的时间。
某研究性学习小组,为了探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素,进行了模拟实验研究。图12为测定风力的实验装置图,其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝,电阻丝电阻较大;一质量和电阻都不计的细长细长裸金属丝一端固定于O点,另一端悬挂球P,无风时细金属丝竖直,恰与电阻丝在C点接触,OC=H;有风时金属丝将偏离竖直方向,与电阻丝相交于某一点(如图13中虚线所示).细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触。
(1)已知电源的电动势为E,内阻不计,理想电压表两接线柱分别与O点和C点相连,球P的质量为m,重力加速度为g,由此可以推得风力大小F与电压表示数的关系式为F=______________________。
(2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因素有关,于是他们进行了如下的实验:
实验一:使用同一球,改变风速,记录了在不同风速下电压表的示数。
表一球半径r=0.50cm
风速(m/s) |
10 |
15 |
20 |
30 |
电压表示数(V) |
2.40 |
3.60 |
4.81 |
7.19 |
由表一数据可知:在球半径一定的情况下,风力大小与风速的关系是_______________________。
实验二:保持风速一定,换用同种材料、不同半径的实心球,记录了在球半径不同情况下电压表的示数。
表二风速v=10 m/s
球半径(cm) |
0.25 |
0.50 |
0.75 |
1.00 |
电压表示数(V) |
9.60 |
2.40 |
1.07 |
0.60 |
由表二数据可知:在风速一定的情况下,风力大小与球半径的关系是_______________________。(球体积公式)
(3)根据上述实验结果可知风力的大小F与风速大小v、球半径r的关系式为_________________________。