我国的“嫦娥奔月”月球探测工程已经启动,分“绕、落、回”三个发展阶段:在2007年已经发射了一颗围绕月球飞行的“嫦娥一号”卫星,将在2012年前后发射一颗月球软着陆器,在2017年前后发射一颗返回式月球软着陆器,进行首次月球样品自动取样并安全返回地球.设想着陆器完成了对月球表面的考察任务后,由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱,如图19所示.为了安全,返回的着陆器与轨道舱对接时,必须具有相同的速度。设返回的着陆器质量为m,月球表面的重力加速度为g,月球的半径为R,月球的自转周期为T,轨道舱到月球中心的距离为r,已知着陆器从月球表面返回轨道舱的过程中需克服月球引力做功,不计月球表面大气对着陆器的阻力和月球自转的影响,则
(1)着陆器与返回舱对接时的速度大小是多少?
(2)在月球表面的着陆器至少需要获得多少能量才能返回轨道舱?
如图甲所示,两根足够长的光滑平行金属导轨相距l=0.4m,导轨平面与水平面成θ=30°角,下端通过导线连接阻值R=0.5Ω的电阻。金属棒ab阻值r=0.3Ω,质量m=0.2kg,放在两导轨上,与导轨垂直并保持良好接触。其余部分电阻不计,整个装置处于垂直导轨平
面向上的匀强磁场中。取g=10m/s2。
(1)若磁场是均匀增大的匀强磁场,在开始计时即t=0时刻磁感应强度B0=2.0T,为保持金属棒静止,作用在金属棒上平行斜面向上的外力F随时间t变化的规律如图乙所示,求磁感应强度B随时间t变化的关系。
(2)若磁场是磁感应强度大小恒为B1的匀强磁场,通过额定功率P =10W的小电动机对金属棒施加平行斜面向上的牵引力,使其从静止开始沿导轨做匀加速度直线运动,经过s电动机达到额定功率,此后电动机功率保持不变,金属棒运动的v—t图象如图丙所示。试求磁感应强度B1的大小和小电动机刚达到额定功率时金属棒的速度v1的大小?
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如图所示,光滑绝缘的水平面上方,左边有垂直纸面向里的匀强磁场,右边有竖直向上的匀强电场。质量为m、带电量为q(正电)的小球a,以水平向右的初速度v沿水平面进入匀强磁场和匀强电场,恰好都不脱离水平面。在匀强电场中用绝缘细线悬挂一个质量也为m的不带电的小球b(可视为质点),小球处于静止且对水平面无压力。小球a进入匀强电场后与小球b正碰并粘在一起,恰好能绕悬挂点O在匀强电场中做竖直面内的圆周运动。若重力加速度为g,求:(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)匀强电场的电场强度E;
(3)绝缘细线的长度l。
如图所示,电源电动势E=3V,内阻r=2Ω。半径R=0.1m的圆形区域内有匀强磁场垂直纸面向外,磁感应强度B=0.1T。竖直平行正对放置的两金属板连在可调电路中,S1、S2为A、K板上的两个小孔,且与O在同一水平直线上。今有一荷质比为1.0×104C/㎏、带正电的粒子由S1进入电场,当滑动变阻器R0的滑片P位于滑动变阻器的中点时,粒子垂直打在水平放置的荧光屏DQ的M点。不计粒子的重力及粒子进入电场的速度,求此时电源的输出功率及带电粒子打在M点时的速度。
下图是简化后的跳台滑雪的雪道示意图。整个雪道由倾斜的助滑雪道AB、水平的起跳平台BC和着陆雪道CD组成,AB与BC圆滑连接。质量m=50㎏的运动员由助滑雪道上的A点静止滑下,从C点以速度v=10m/s水平飞出落在CD雪道上。不计飞行中的空气阻力,已知A点到BC的高度h=8m,CD与水平面的夹角θ=37º,取g=10m/s²,求:(1)运动员从A到C过程中克服阻力做的功;
(2)运动员从C到落在CD上的飞行时间。
如图所示,长12m,质量为50kg的木板右端有一立柱,木板置于水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数为0.1,质量为50kg的人立于木板左端,木板与人均静止,当人以4m/s2的加速度匀加速向右奔跑至板的右端时立即抱住木柱,试求:(g=10m/s2)
⑴人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小
⑵人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间
⑶人抱住木柱后,木板向什么方向滑动?滑行多远的距离?