利用图像描述两个物理量之间的关系,除了能直接表明两个物理量之间的变化特点外,图线与横轴所围的面积还可以表示第三个物理量。例如:在v-t图像中,除了能够直接表明某时刻的速度v,图线与横轴所围的面积可以表示物体在这段时间内的位移s。
如图(a)所示,质量为m=1kg的物块,在水平向右、大小为5N的恒力F作用下,沿粗糙水平面由静止开始沿直线运动。在运动过程中,物块除了受到与水平面间的恒定摩擦力外,还受到一个水平向左的空气阻力。已知空气阻力的大小随着物块速度的增大而增大,且在物块刚开始运动时速度为零,空气阻力也为零。物块运动过程中加速度a与时间t的关系如图(b)所示,求请描述物块在0~6s时间内依次做了什么运动;
物块刚开始运动时加速度的大小;
物块最终的运动速度的大小;
t=4s以后空气阻力的大小。
如图所示,滑雪道 由坡道和水平道组成,且平滑连接,坡道倾角均为 。平台 与缓冲坡 相连,若滑雪者从 点由静止开始下滑,恰好到达 点。滑雪者现从 点由静止开始下滑,从 点飞出。已知 、 间的距离为 ,滑雪者与滑道间的动摩擦因数均为 ,重力加速度为 ,不计空气阻力。
(1)求滑雪者运动到 点的时间 ;
(2)求滑雪者从 点飞出的速度大小 ;
(3)若滑雪者能着陆在缓冲坡 上,求平台 的最大长度 。
“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬 射线。硬 射线是波长很短的光子,设波长为 。若太阳均匀地向各个方向辐射硬 射线,卫星探测仪镜头正对着太阳,每秒接收到 个该种光子。已知探测仪镜头面积为 ,卫星离太阳中心的距离为 ,普朗克常量为 ,光速为 ,求:
(1)每个光子的动量和能量
;
(2)太阳辐射硬 射线的总功率 。
“转碟”是传统的杂技项目。如图所示,质量为 的发光物体放在半径为 的碟子边缘,杂技演员用杆顶住碟子中心,使发光物体随碟子一起在水平面内绕 点做匀速圆周运动。当角速度为 时,碟子边缘看似一个光环。求此时发光物体的速度大小 和受到的静摩擦力大小 。
如图,水平桌面上固定一光滑U型金属导轨,其平行部分的间距为 ,导轨的最右端与桌子右边缘对齐,导轨的电阻忽略不计。导轨所在区域有方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为 。一质量为 、电阻为 、长度也为 的金属棒P静止在导轨上。导轨上质量为 的绝缘棒Q位于P的左侧,以大小为 的速度向P运动并与P发生弹性碰撞,碰撞时间很短。碰撞一次后,P和Q先后从导轨的最右端滑出导轨,并落在地面上同一地点。P在导轨上运动时,两端与导轨接触良好,P与Q始终平行。不计空气阻力。求
(1)金属棒P滑出导轨时的速度大小;
(2)金属体P在导轨上运动过程中产生的热量;
(3)与P碰撞后,绝缘棒Q在导轨上运动的时间。
如图,光滑水平桌面上有一轻质弹黄,其一端固定在墙上。用质量为m的小球压弹簧的另一端,使弹簧的弹性势能为 。释放后,小球在弹簧作用下从静止开始在桌面上运动,与弹簧分离后,从桌面水平飞出。小球与水平地面碰撞后瞬间,其平行于地面的速度分量与碰撞前瞬间相等;垂直于地面的速度分量大小变为碰撞前瞬间的 。小球与地而碰撞后,弹起的最大高度为h。重力加速度大小为g,忽略空气阻力。求
(1)小球离开桌面时的速度大小;
(2)小球第一次落地点距桌面上其飞出点的水平距离。