“神舟”六号飞船完成了预定空间科学和技术试验任务后,返回舱于2005年10月17日4时11分开始从太空向地球表面按预定轨道返回。在离地l0km的高度返回舱打开阻力降落伞减速下降,返回舱在这一过程中所受空气阻力与速度的平方成正比,比例系数(空气阻力系数)为k。已知返回舱的总质量M =3000kg,所受空气浮力恒定不变,且认为竖直降落。从某时刻起开始计时,返回舱的运动v — t图象如图中的AD曲线所示,图中AB是曲线在A点的切线,切线交于横轴于B点的坐标为( 10,0 ),CD是AD的渐近线,亦是平行于横轴的直线,交纵轴于C点,C点的坐标为( 0,6 )。请解决下列问题:(取g=10 m/ s2)
(1)在初始时刻v0 = 160m/s时,它的加速度多大?
(2)推证空气阻力系数k的表达式并算出其数值;
(3)返回舱在距地高度h = 10m时, 飞船底部的4个反推力小火箭点火工作, 使其速度由6m/s迅速减至1m/s后落在地面上。若忽略燃料质量的减少对返回舱总质量的影响, 并忽略此阶段速度变化而引起空气阻力的变化, 试估算每支小火箭的平均推力(计算结果取两位有效数字)。
质量为m的物块用压缩的轻质弹簧卡在竖直放置的矩形匣子中,如图所示,在匣子的顶部和底部都装有压力传感器。当匣子随升降机以a=2.5m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,匣子顶部的压力传感器显示的压力为6.0N,底部的压力传感器显示的压力为12.0N(取g=10m/s2)。
(1)当升降机匀速运行时,匣子顶部压力传感器的示数为多少?
(2)要使匣子顶部压力传感器的示数为零,升降机沿竖直方向的运动情况可能是怎样的?
如图所示,薄板形斜面体竖直固定在水平地面上,其倾角为θ=37°.一个“Π”的物体B紧靠在斜面体上,并可在水平面上自由滑动而不会倾斜,B的质量为M=2kg。一根质量为m=1kg。的光滑细圆柱体A搁在B的竖直面和斜面之间。现推动B以水平加速度a=4m/s2向右运动,并带动A沿斜面方向斜向上运动。所有摩擦都不计,且不考虑圆柱体的滚动,g=10m/s2。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,)求:
(1)圆柱体A的加速度;
(2)B物体对A的推力F的大小;
(3)当A被缓慢推至离地高为h=1m的P处时停止运动,放手后A下滑时带动B一起运动,当到达斜面底端时B的速度为多大?
如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场,其分界线是半径为R的半圆,两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B。现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿半径方向向左侧射出,最终打到Q点,不计微粒的重力。求:
(1)微粒在磁场中运动的周期;
(2)从P点到Q点,微粒的运动速度大小及运动时间;
(3)若向里磁场是有界的,分布在以O点为圆心、半径为R和2R的两半圆之间的区域,上述微粒仍从P点沿半径方向向左侧射出,且微粒仍能到达Q点,求其速度的最大值。
如图所示,在倾角为300的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,OH∥CD∥FG,∠DEF=600,。一根质量为m的导体棒AB在电机牵引下,以恒定速度v0沿OH方向从斜面底端开始运动,滑上导轨并到达斜面顶端, AB⊥OH。金属导轨的CD、FG段电阻不计,DEF段与AB棒材料与横截面积均相同,单位长度的电阻均为r,O是AB棒的中点,整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。求:
(1) 导体棒在导轨上滑动时电路中电流的大小;
(2) 导体棒运动到DF位置时AB两端的电压;
(3) 将导体棒从底端拉到顶端电机对外做的功。