在某中学举办的智力竞赛中,有一个叫做“保护鸡蛋”的竞赛项目。要求制作一个装置,让鸡蛋从两层楼的高度落到地面且不被摔坏。如果没有保护,鸡蛋最多只能从0.1 m的高度落到地面而不被摔坏。有一位同学设计了如图所示的一个装置来保护鸡蛋,用A、B两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋,A夹板和B夹板与鸡蛋之间的摩擦力均为鸡蛋重力的5倍。现将该装置从距地面4 m的高处落下,装置着地时间短且保持竖直不被弹起。g取10 m/s2,不考虑空气阻力,求:
(1)如果没有保护,鸡蛋直接撞击地面而不被摔坏,其速度最大不能超过多少?
(2)如果使用该装置,鸡蛋夹放的位置离装置下端距离x至少为多少?
质量为的带正电小球,电荷量为
,通过一根长为
的细线系于天花板上,把细线拉直让小球从E点静止释放,由于水平方向电场的存在,使得小球摆过
的偏角到达竖直位置时,速度恰好等于0.
(1)求电场强度E;
(2)要小球恰好完成竖直圆周运动,求E点释放小球时应有初速度(可含根式)。
如图所示的斜面以N点为分界面,N点以上部分粗糙,以下部分光滑。一质点从P点由静止释放,经过距离s下滑到N处开始压缩弹簧后又被弹离,第一次上滑最远位置离N距离为0.5s.(不计物体与弹簧接触瞬间能量的损失)已知斜面倾角为。
(1)求物块与粗糙斜面间的动摩擦因数;
(2)若已知物块的质量为m,弹簧压缩最短时的弹性势能为EP,则物体从弹簧被压缩最短运动到N点的距离L为多少?
某地突发地震,一块屹立山顶的巨石以0.4m/s2的加速度从山顶静止开始匀加速滚下,到达水平面后做匀速直线运动,山坡可以简化为斜面分析,其长度为320m,山坡下不巧停有一辆小汽车,司机发现险情时巨石已经滚下了80m,司机反应时间为1s,汽车启动后以0.5m/s2的加速度一直做匀加速直线运动,试分析汽车能否安全脱离。
滑板运动是极限运动的鼻祖,许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。如图所示是滑板运动的轨道,BC和DE是两段光滑圆弧形轨道,BC段的圆心为O点,圆心角为60º,半径OC与水平轨道CD垂直,水平轨道CD段粗糙且长8m。一运动员从轨道上的A点以3m/s的速度水平滑出,在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC,经CD轨道后冲上DE轨道,到达E点时速度减为零,然后返回。已知运动员和滑板的总质量为60kg,B、E两点与水平面CD的竖直高度分别为h和H,且h=2m,H=2.8m,取10m/s2。求:
(1)运动员从A运动到达B点时的速度大小vB;
(2)轨道CD段的动摩擦因数;
(3)通过计算说明,第一次返回时,运动员能否回到B点?如能,请求出回到B点时速度的大小;如不能,则最后停在何处?
如图所示,水平转盘上放有质量为m的物块,当物块到转轴的距离为r时,连接物块和转轴的绳刚好被拉直(绳中张力为零)。已知物块与转盘间最大静摩擦力是其重力的k倍,当绳中张力达到5kmg时,绳子将被拉断。求:
(1)转盘的角速度分别为和
时,绳中的张力T1和T2;
(2)要将绳拉断,转盘的最小转速ωmin。