为了研究过山车的原理,物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.0m的粗糙的倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接,如图所示。一个小物块以初速度,从某一高处水平抛出,到A点时速度方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数
(g取10m/s2,
0,
)求:
小物块的抛出点和A点的高度差;
为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道AB,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件。
要使小物块不离开轨道,并从水平轨道DE滑出,求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件.
如图所示,光滑水平面上有一辆质量为M=1kg的小车,小车的上表面有一个质量为m=0.9kg的滑块,在滑块与小车的挡板间用轻弹簧相连接,滑块与小车上表面间的动摩擦因数为μ=0.2,整个系统一起以v1=10m/s的速度向右做匀速直线运动,此时弹簧长度恰好为原长。现在用一质量为m0=0.1kg的子弹,以v0=50m/s的速度向左射入滑块且不穿出,所用时间极短。当弹簧压缩到最短时,弹簧被锁定,测得此时弹簧的压缩量为d=0.50m,g =10m/s2。求
①子弹射入滑块的瞬间,子弹与滑块的共同速度;
②弹簧压缩到最短时,弹簧弹性势能的大小。
一根两端开口、横截面积为S=2cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)。管中有一个质量不计的光滑活塞,活塞下封闭着长L=21cm的气柱,气体的温度T1=280K,外界大气压取P0=1.0×105Pa(相当于75cm汞柱高的压强)。
①对气体加热,使其温度升高到T2=320K,求此时气柱的长度;
②在活塞上施加一个竖直向上的拉力F=4N,保持气体的温度T2不变,求平衡后气柱的长度及此时管内外水银面的高度差。
如图所示,两根电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为,导轨间距为l,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上。如图所示,将甲、乙两阻值相同,质量均为m的相同金属杆放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲、乙相距l。从静止释放两金属杆的同时,在金属杆甲上施加一个沿着导轨的外力F,使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动,且加速度大小a=gsinθ,乙金属杆进入磁场即做匀速运动。
(1)求每根金属杆的电阻R;
(2)从释放金属杆开始计时,写出从计时开始到甲金属杆离开磁场的过程中外力F随时间t变化的关系式,并说明F的方向;
(3)若从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场,乙金属杆共产生热量Q,试求此过程中外力F对甲做的功。
某校课外活动小组自制一枚土火箭,火箭质量为3kg。点火后火箭始终垂直于地面向上运动,开始一段时间可视为做匀加速运动。经过4s到达离地面40m高处,燃料恰好用完。若空气阻力忽略不计,g取10m/s2。求
(1)燃料恰好用完时火箭的速度大小;
(2)火箭上升离地面的最大高度;
(3)火箭上升时受到的最大推力。
如下图甲所示,在以O为坐标原点的xOy平面内,存在着范围足够大的电场和磁场,一个带正电小球在0时刻以v0= 3gt0的初速度从O点沿+x方向(水平向右)射入该空间,在t0时刻该空间同时加上如下图乙所示的电场和磁场,其中电场方向竖直向上,场强大小,磁场垂直于xOy平面向外,磁感应强度大小
,已知小球的质量为m,带电量为q,时间单位为t0当地重力加速度为g,空气阻力不计.试求:
(1)t0末小球速度的大小;
(2)小球做圆周运动的周期T和12t0末小球速度的大小;
(3)在给定的xOy坐标系中,大体画出小球在0到24t0内运动轨迹的示意图;
(4)30t0内小球距x轴的最大距离.