如图甲,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g。
(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1
(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W;
(3)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量。(本小题不要求写出计算过程)
两根长直轨道与一半径为R的半圆型圆弧轨道相接于A、C两点,B点为轨道最低点,O为圆心,轨道各处光滑且固定在竖直平面内。质量均为m的两小环P、Q用长为R的轻杆连接在一起,套在轨道上。将MN两环从距离地面2R处由静止释放,整个过程中轻杆和轨道始终不接触,重力加速度为g,求:
(1)当P环运动到B点时,系统减少的重力势能△EP;
(2)当P环运动到B点时的速度v;
(3)在运动过程中,P环能达到的最大速度vm;
(4)若将杆换成长,P环仍从原处由静止释放,经过半圆型底部再次上升后,P环能达到的最大高度H。
如图所示,容积为100cm3的球形容器,装有一根均匀刻有从0到100刻度的粗细均匀的长直管子,两个相邻刻度之间的管道的容积等于0.2cm3,球内盛有一定质量的气体,有一滴水银恰好将球内气体同外面的大气隔开,在温度为5℃时,那滴水银在刻度20处,如果用这种装置作温度计用,
(1)试求此温度计可以测量的温度范围(不计容器及管子的热膨胀,假设在标准大气压下测量)。
(2)若将0到100的刻度替换成相应的温度刻度,则相邻刻度线所表示的温度之差是否相等?为什么?
如图所示,顶端高为H=0.8m的光滑斜面与水平面成θ=30°角。在斜面顶端A点处以大小为v0=3m/s的速度,分别平行于斜面底边和垂直于斜面底边沿斜面抛出两个小球,使小球贴着斜面滑到斜面底端,试比较两个小球运动时间的长短。
有同学这样认为:两小球初速度大小相等,根据机械能守恒定律,两小球到达斜面底端的末速度大小也相等,所以平均速度相等,因此两小球运动的时间也相等。你认为这种观点正确吗?
如认为正确,请列式计算出小球运动时间。
如认为不正确,请列式计算比较两小球运动时间的长短
在赛车场上,为了安全起见,在车道外围一定距离处一般都放有废旧的轮胎组成的围栏。在一次比较测试中,将废旧轮胎改为由轻弹簧连接的缓冲器,缓冲器与墙之间用轻绳束缚。如图所示,赛车从C处由静止开始运动,牵引力恒为F,到达O点与缓冲器相撞(设相撞时间极短),而后他们一起运动到D点速度变为零,此时发动机恰好熄灭(即牵引力变为零)。已知赛车与缓冲器的质量均为m,OD相距为S,CO相距4S,赛车运动时所受地面摩擦力大小始终为,缓冲器的底面光滑,可无摩擦滑动,在O点时弹簧无形变。问:
(1)轻弹簧的最大弹性势能为多少?
(2)赛车由C点开始运动到被缓冲器弹回后停止运动,赛车克服摩擦力共做了多少功?
2007年10月24日,中国首颗探月卫星“嫦娥一号”从西昌卫星发射中心发射升空,11月26日,中国第一幅月图完美亮相,中国首次月球探测工程取得圆满成功.我国将在2017年前后发射一颗返回式月球软着陆器,进行首次月球样品自动取样并返回地球.假设探月宇航员站在月球表面一斜坡上的M点,并沿水平方向以初速度v0抛出一个质量为m的小球,测得小球经时间t落到斜坡上另一点N,斜面的倾角为,已知月球半径为R,月球的质量分布均匀,万有引力常量为G,求:
(1)月球表面的重力加速度;
(2)小球落在斜面上时的动能;
(3)人造卫星绕月球做匀速圆周运动的最大速度.