(16分)如图13所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40 cm.电源电动势E=24 V,内电阻r=1 Ω,电阻R=15 Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间.若小球带电荷量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力.那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?此时,电源的输出功率是多大?(取g=10 m/s2)
(7分)神舟飞船是我国自主研制的载人宇宙飞船系列,达到国际领先水平。某飞船发射升空进入预定轨道后,绕地球做匀速圆周运动。已知飞船用t秒时间绕地球运行了n圈,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,求飞船绕地球飞行时距地面的高度h。
(5分)铁路出行是人们外出旅行的一种重要方式。如图所示,为了使火车在转弯处减轻轮缘对内外轨的挤压,修筑铁路时转弯处外轨略高于内轨,即内外轨存在高度差。已知火车转弯半径为R,车厢底面与水平面间的夹角为θ。在转弯处当火车按规定速度行驶时轮缘不挤压内外轨,画出必要的受力示意图并求此规定行驶速度v。
如图所示,AB是一段位于竖直平面内的弧形轨道,高度为h,末端B处的切线沿水平方向。一个质量为m的小物体P(可视为质点)从轨道顶端处A点由静止释放,滑到B点时以水平速度v飞出,落在水平地面的C点,其轨迹如图中虚线BC所示。已知P落地时相对于B点的水平位移OC=l,重力加速度为g,不计空气阻力的作用。
(1)请计算P在弧形轨道上滑行的过程中克服摩擦力所做的功;
(2)现于轨道下方紧贴B点安装一水平传送带,传送带右端E轮正上方与B点相距。先将驱动轮锁定,传送带处于静止状态。使P仍从A点处由静止释放,它离开B点后先在传送带上滑行,然后从传送带右端水平飞出,恰好仍落在地面上C点,其轨迹如图中虚线EC所示。若将驱动轮的锁定解除,并使驱动轮以角速度ω顺时针匀速转动,再使P仍从A点处由静止释放,最后P的落地点是D点(图中未画出)。已知驱动轮的半径为r,传送带与驱动轮之间不打滑,且传送带的厚度忽略不计。求:
①小物块P与传送带之间的动摩擦因数;
②若驱动轮以不同的角速度匀速转动,可得到与角速度ω对应的OD值,讨论OD的可能值与ω的对应关系。
已知地球半径为R,引力常量为G,地球同步通信卫星周期为T,它离地面的高度约为地球半径的6倍。
(1)求地球的质量;
(2)若地球的质量是某行星质量的16倍,地球的半径是该行星半径的2倍。该行星的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍,求该行星的自转周期。
如图所示,水平地面上有一质量m=11.5kg的金属块,其与水平地面间的动摩擦因数μ=0.20,在与水平方向成θ=37°角斜向上的拉力F=50N作用下,由静止开始向右做匀加速直线运动。已知sin37º=0.60,cos37º=0.80,g取10m/s2。求:
(1)地面对金属块的支持力大小;
(2)金属块在匀加速运动中的加速度大小;
(3)金属块由静止开始运动2.0s的位移大小。