(14分)如图所示,高为0.3m的水平通道内,有一个与之等高的质量为M=1.2kg表面光滑的立方体,长为L=0.2m的轻杆下端用铰链连接于O点,O点固定在水平地面上竖直挡板的底部(挡板的宽度可忽略),轻杆的上端连着质量为m=0.3kg的小球,小球靠在立方体左侧。取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)为了使轻杆与水平地面夹角=37°时立方体平衡且不动,作用在立方体上的水平推力F1应为多大?
(2)若立方体在F2=4.5N的水平推力作用下从上述位置由静止开始向左运动,则刚要与挡板相碰时其速度多大?
(3)立方体碰到挡板后即停止运动,而轻杆带着小球向左倒下碰地后反弹恰好能回到竖直位置,若小球与地面接触的时间为t=0.05s,则小球对地面的平均冲击力为多大?
(4)当杆回到竖直位置时撤去F2,杆将靠在立方体左侧渐渐向右倒下,最终立方体在通道内的运动速度多大?
如图是利用传送带装运煤块的示意图。传送带从底端到顶端长20m,倾角θ=37°,煤块与传送带间的动摩擦因数m=0.8,传送带的主动轮和从动轮半径相等,主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖起高度H =" 1.8" m ,与运煤车车箱中心的水平距离x =" 1.2m" 。现在传送带底端由静止释放一些煤块(可视为质点),煤块在传送带的作用下先做匀加速直线运动,后与传送带一起做匀速运动,到达主动轮时随轮一起匀速转动。要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心,(g =" 10" m/s2,sin37°="0.6" , cos37°= 0.8) 求:
(l)传送带匀速运动的速度v及主动轮和从动轮的半径R
(2)煤块在传送带上由静止开始加速至落到车底板所经过的时间t
如图所示,水平放置的平行金属板A和B的间距为d、极板长为2d;金属板右侧的三块挡板 MN、NP、PM围成一个等腰直角三角形区域,顶角∠NMP为直角,MN挡板上的中点处,有一个小孔K恰好位于B板右端,已知水平挡板NP的长度为。由质量为m、带电量为+q的同种粒子组成的粒子束,以速度v0从金属板A、B
左端沿板A射人,不计粒子所受的重力,若在A、B板间加一恒定电压,使粒子穿过金属板后恰好打到小孔K.求:
(1)所施加的恒定电压大小。
(2)现在挡板围成的三角形区域内,加一垂直纸面的匀强磁场,要使从小孔K飞入的粒子经过磁场偏转后能直接(不与其他挡板碰撞)打到挡板MP上,求所加磁场的方向和磁感应强度的范围。
(3)以M为原点,沿MP方向建立x轴,求打到挡板MP上不同位置(用坐标x表示)的粒子在磁场中的运动时间。
如图23-1,在真空中足够大的绝缘水平地面上,一个质量为m=0.2kg,带电量为q= +2.0×10-6C的小物块处于静止状态,小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.1。从t=0时刻开始,空间加上一个如图23-2所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场,例如:0~2s场强是3×105N/C(取水平向右的方向为正方向,取10m/s2。)求:
(1)15s内小物块的位移大小;
(2)15s内小物块电势能的变化。
如图所示,摩托车做腾跃特技表演,以1.0m/s的初速度沿曲面冲上高0.8m、顶部水平的高台,若摩托车冲上高台的过程中始终以额定功率1.8kW行驶,经过1.2s到达平台顶部,到达顶部后立即关闭发动机油门,人和车落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑。已知圆弧半径为R=1.0m,人和车的总质量为180kg,特技表演的全过程中不计一切阻力,取g=10m/s2,sin530=0.8,cos530=0.6。求:
(1)人和车到达顶部平台时的速度v;
(2)人和车从平台飞出到达A点时的速度大小和方向;
(3)人和车运动到圆弧
轨道最低点O时对轨道的压力。
如图所示,MN是一条通过透明球体球心的直线.在真空中波长为λ0=564nm的单色细光束AB平行于MN射向球体,B为入射点,若出射光线CD与MN的交点P到球心O的距离是球半径的
倍,且与MN所成的角α=30°.
(1)将光路补充完整,标明相应的入射角i和折射角r;
(2)求透明体的折射率