驾驶证考试中的路考,在即将结束时要进行目标停车,考官会在离停车点不远的地方发出指令,要求将车停在指定的标志杆附近,终点附近的道路是平直的,依次有编号为A、B、C、D、E的五根标志杆,相邻杆之间的距离△L=16.0m。一次路考中,学员甲驾驶汽车,学员乙坐在后排观察并记录时间,学员乙与车前端面的距离为△s=2.0m。假设在考官发出目标停车的指令前,汽车是匀速运动的,当学员乙经过O点考官发出指令:“在D标志杆目标停车”,发出指令后,学员乙立即开始计时,学员甲需要经历 △t=0.5s的反应时间才开始刹车,开始刹车后汽车做匀减速直线运动,直到停止。学员乙记录下自己经过B、C杆时的时刻tB=5.50s,tC=7.50s。已知O、A间的距离LOA=69m。求:
(1)刹车前汽车做匀速运动的速度大小v0及汽车开始刹车后做匀减速直线运动的加速度大小a;
(2)汽车停止运动时车头前端面离D的距离。
宇航员在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一个小球,经时间t,小球落到星球表面,测出抛出点与落地点之间距离为L。若抛出时的初速增大到原来的2倍,则抛出点到落地点间的距离为L。已知两落地点在同一水平面上,该星球的质量M,万有引力常数为G,求:
(1)该星球的半径R。
(2)该星球上的第一宇宙速度。
(10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。
如图甲所示, A、B、C、D为固定于竖直平面内的闭合绝缘轨道,AB段、CD段均为半径R=1.6 m的半圆,BC、AD段水平,AD=BC=8 m.B、C之间的区域存在水平向右的有界匀强电场,场强E=5×105 V/m.质量为m=4×10-3kg、带电量q=+1×10-8C的小环套在轨道上.小环与轨道AD段的动摩擦因数为μ=,与轨道其余部分的摩擦忽略不计.现使小环在D点获得沿轨道向左的初速度v0=4 m/s,且在沿轨道AD段运动过程中始终受到方向竖直向上、大小随速度变化的力F(变化关系如图乙)作用,小环第一次到A点时对半圆轨道刚好无压力.不计小环大小,g取10 m/s2.求:
(1)小环运动第一次到A时的速度多大?
(2)小环第一次回到D点时速度多大?
(3)小环经过若干次循环运动达到稳定运动状态,此时到达D点时速度应不小于多少?
如图所示,两平行金属板A、B长l=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,即UAB=300 V.一带正电的粒子电量q=10-10C,质量m=10-20kg,从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后,进入固定在中心线上的O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响).已知两界面MN、PS相距为L=12 cm,粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上.不计粒子重力求(静电力常数k=9×109 N·m2/C2)
(1)粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离多远?
(2)点电荷的电量.
如图所示,有一质量为m,带电荷量为+q的小球(可视为质点),自竖直向下、场强为E的匀强电场中的P点静止下落.在距离P点正下方h处有一弹性绝缘挡板S(挡板不影响匀强电场的分布),小球每次与挡板S相碰后电荷量均减少到碰前的(k>1),而碰撞过程中小球的机械能不发生损失.
(1)设匀强电场中,挡板S处电势φs=0,则电场中P点的电势φp为多少?小球在P点时的电势能Ep为多少?
(2)小球从P点出发后到第一次反弹到最高点的过程中电场力对小球做了多少功?
(3)求在以后的运动过程中,小球距离挡板的最大距离L.