摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米。电梯的简化模型如1所示。考虑安全、舒适、省时等因索,电梯的加速度是随时间变化的。已知电梯在时由静止开始上升,图像如图2所示。电梯总质最。忽略一切阻力,重力加速度取。
(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力和最小拉力;
(2)类比是一种常用的研究方法。对于直线运动,教科书中讲解了由图像求位移的方法。请你借鉴此方法,对比加速度的和速度的定义,根据图2所示图像,求电梯在第内的速度改变量和第末的速率;
(3)求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率:再求在时间内,拉力和重力对电梯所做的总功。
(17分)如图所示,在倾角为θ的粗糙斜面上,一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,且μ<tanθ,求力F的取值范围.
(15分)高速公路上甲、乙两车在同一车道上同向行驶,甲车在前,乙车在后,速度均为v0=30m/s,距离s0=100m,t=0时刻甲车遇紧急情况后,甲、乙两车的加速度随时间变化如图所示,取运动方向为正方向。通过计算说明两车在0~9s内会不会相撞?
当物体从高空下落时,所受阻力会随物体的速度增大而增大,因此经过下落一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的收尾速度。研究发现,在相同环境条件下,球形物体的收尾速度仅与球的半径和质量有关.下表是某次研究的实验数据
小球编号 |
A |
B |
C |
D |
E |
小球的半径(×10-3m) |
0.5 |
0.5 |
1.5 |
2 |
2.5 |
小球的质量(×10-6kg) |
2 |
5 |
45 |
40 |
100 |
小球的收尾速度(m/s) |
16 |
40 |
40 |
20 |
32 |
(1)根据表中的数据,求出B球与C球在达到终极速度时所受阻力之比.
(2)根据表中的数据,归纳出球型物体所受阻力f与球的速度大小及球的半径的关系(写出有关表达式、并求出比例系数).
(3)现将C号和D号小球用轻质细线连接,若它们在下落时所受阻力与单独下落时的规律相同.让它们同时从足够高的同一高度下落,试求出它们的收尾速度;并判断它们落地的顺序.
、质量为M,长度为L的木板置于光滑的水平地面上,在木板的左端放有一个质量为m的木块,开始时小木块和木板都处于静止状态。某时刻,用一水平恒力将小木块从左端推向右端。如图17所示。若小木块与木块之间的动摩擦因素为u,且认为两者之间静摩擦力最大值与其间滑动摩擦力相等,试求:
(1)若能将小木块推向木板右端,水平恒力的最小值F0多大?
(2)若实际所用推力为F(F>F0),小木块滑到木板右端时木板的速度多大?
如图16所示,圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上,轨道半径为R,MN为直径且与水平面垂直,直径略小于圆管内径的小球A以某一初速度冲进轨道,到达半圆轨道最高点M后飞出轨道,落地点到N点的距离为4R.忽略圆管内径,不计空气阻力及各处摩擦,已知重力加速度为g.求:
(1)小球从飞出轨道到落地的时间t.
(2)小球从M点飞出时的速度大小v.
(3)小球在轨道最高点M时对轨道的压力F.