如图所示,一位质量m =60kg参加“挑战极限”的业余选手,要越过一宽度为s=2.5m的水沟,跃上高为h=2.0m的平台,采用的方法是:人手握一根长L=3.25m的轻质弹性杆一端,从A点由静止开始匀加速助跑,至B点时,杆另一端抵在O点的阻挡物上,接着杆发生形变、同时脚蹬地,人被弹起,到达最高点时杆处于竖直,人的重心在杆的顶端,此刻人放开杆水平飞出,最终趴落到平台上,运动过程中空气阻力可忽略不计.(1)设人到达B点时速度vB=8m/s,人匀加速运动的加速度a=2m/s2,求助跑距离sAB.
(2)人要到达平台,在最高点飞出时刻速度v至少多大?(取g=10m/s2)
如图所示,质量为m=1kg的小球用线长l=1m的细线拴住,细绳上端固定在O点,当小球从图示M点释放后摆到悬点O的正下方N点时,细线恰好被拉断,此后小球刚好能无碰撞地从置于地面上倾角为45º的斜面滑下,已知斜面高度 h=0.4m,斜面左端离O点正下方的P点水平距离S=0.4m,不计空气阻力,求:
(1)N点距离地面的高度H
(2)细绳能承受的最大拉力
如图a所示,质量m=1kg的物体静止在光滑的水平面上,t=0时刻,物体受到一个变力F作用,t=1s时,撤去力F,某时刻物体滑上倾角为37º的粗糙斜面;已知物体从开始运动到斜面最高点的v-t图像如图b所示,不计其他阻力,求:
(1)变力F做的功
(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率
(3)物体回到出发点的动能
如图所示,竖直面内有一倒立等边三角形OMN区域,连长为L,MN边是水平的。在该区域有一垂直纸面向外磁感应强度为B的匀强磁场。在同一竖直面内有一束质量为m、电荷量为q、速度大小不同的带正电粒子从N点沿NM方向射入该磁场区域(可认为能发生偏转)。过O点作与MN边平行的直线作为X坐标轴,且O点为X坐标轴的原点。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力,试求:
(1)射到X坐标轴上的O点的粒子速度大小;
(2)垂直OM边射出的粒子与X坐标轴的交点位置;
(3)粒子在磁场中运动的时间和速度的关系。
“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快,效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计,轨道宽为L=0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1×102T。“电磁炮”弹体总质量m=0.2kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω。可控电源的内阻r=0.6Ω,电源的电压能自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时,电源为加速弹体提供的电流是I=4×103A,不计空气阻力。求:
(1)弹体所受安培力大小;
(2)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要多长?
(3)弹体从静止加速到4km/s过程中,该系统消耗的总能量;
(4)请说明电源的电压如何自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。
汽车在行驶中,当驾驶员发现情况直到踩下制动踏板发生制动作用之前的这段时间称为反应时间,反应时间内车辆行驶的距离称为反应距离。汽车制动距离是指驾驶员踩下制动踏板产生作用至汽车完全停止时,轮胎在路面上出现明显的拖印的距离。汽车行驶的安全距离为反应距离和制动距离之和。
某汽车以30km/h的速度行驶在柏油路面上的制动距离为5.0m,在冰雪路面上的制动距离为15m,不计空气阻力,取g=10m/s2。
(1)求汽车轮胎与柏油路面上的动摩擦因数;
(2)若汽车以90km/h的速度在柏油路面上行驶的安全距离为60m,求驾驶员的反应时间;
(3)若汽车以90km/h的速度在冰雪路面上行驶,驾驶员看到前方108m处静止的事故汽车,立即制动(不计反应时间)后还是与静止的事故汽车追尾,求汽车追尾瞬间的速度。