2011年8月韩国大邱世界田径锦标赛中的110米栏决赛中,在倒数第二个栏架和最后一个栏架,罗伯斯两次与刘翔发生了碰撞,最后一次还拉拽了刘翔的手,致使刘翔失去平衡,只排在第三位冲过终点,成绩是13秒27,已知110米栏是由110米的跑道和跑道上面的10个跨栏组成的。男子110米栏栏架高度 1.067米,第一栏距起跑线13.72米。栏间距 9.14米,最后一个栏架距终点线的距离 14.02米 。研究人员对刘翔110米栏全过程进行了研究分析,情况比较复杂,在这里,我们把全过程分为三个直线运动阶段,第一个阶段:从起跑到跑到第一个栏时,速度由零增加到全程运动中的最大速度为9.53m/s,近似认为是匀加速运动;第二阶段:一般认为匀速运动,从第一个栏到第十个栏的时间为8.79s,但是由于罗伯斯干扰,跨过第十个栏时的瞬时速度发生突变,第三阶段:最后的冲刺阶段,以跨过第十个栏时的速度开始匀加速运动,直到以全程的最大速度冲过终点,
(1) 求第一阶段所用时间为多少?
(2) 求第三阶段的加速度和跨过第十个栏时的速度为多少?
(所有结果都保留三位有效数字)
如图所示,质量为m=50g,长l=10cm的铜棒,用长度相等的两根轻软导线悬吊在竖直向上的匀强磁场中,导线跟铜棒的接触良好,磁感应强度B=0.5T。当导线中通入某恒定电流后,铜棒恰好偏离竖直方向37°而静止。求:铜棒中所通恒定电流的大小和方向。(g=10m/s2)
水平固定的两个足够长的平行光滑杆MN、PQ,两者之间的间距为L,两光滑杆上分别穿有一个质量分别为MA=0.1kg和MB=0.2kg的小球A、B,两小球之间用一根自然长度也为L的轻质橡皮绳相连接,开始时两小球处于静止状态,如图(a)所示。现给小球A一沿杆向右的水平速度
,以向右为速度正方向,以小球A获得速度开始计时得到A球的v-t图象如图(b)所示。(以后的运动中橡皮绳的伸长均不超过其弹性限度。)
(1)在图(b)中画出一个周期内B球的v-t图象(不需要推导过程);
(2)若在A球的左侧较远处还有另一质量为MC=0.1kg粘性小球C,当它遇到小球A,即能与之结合在一起。某一时刻开始C球以4m/s的速度向右匀速运动,在A的速度为向右大小为
时,C遇到小球A,则此后橡皮绳的最大弹性势能为多少?
(3)C球仍以4m/s的速度向右匀速运动,试定量分析在C与A相遇的各种可能情况下橡皮绳的最大弹性势能。
如图,长
,高h=1.25m,质量M=30kg的小车在水平路面上行驶,车与路面的动摩擦因数
,当速度
时,把一质量为m=20kg的铁块轻轻地放在车的前端(铁块视为质点),铁块与车上板间动摩擦因数
,问:(
)
(1) 铁块与小车分离时铁块和小车的速度分别为多少?
(2) 铁块着地时距车的尾端多远?
有一质量为m的航天器靠近地球表面绕地球作匀速圆周运动(轨道半径等于地球半径),某时刻航天器启动发动机,向后喷气,在很短的时间内动能变为原来的
,此后轨道变为椭圆,远地点与近地点距地心的距离之比是2:1,经过远地点和经过近地点的速度之比为1:2。己知地球半径为R,地球表面重力加速度为g。
(1)求航天器在靠近地球表面绕地球作圆周运动时的周期T;
(2)求航天器靠近地球表面绕地球作圆周运动时的动能;
(3)在从近地点运动到远地点的过程中克服地球引力所做的功为多少?
如图所示为放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成,其中倾斜直轨AB与水平直轨CD长均为L=3m,圆弧形轨道APD和BQC均光滑,BQC的半径为r=1m,APD的半径为R=2m,AB、CD与两圆弧形轨道相切,O2A、O1B与竖直方向的夹角均为q=37°。现有一质量为m=1kg的小球穿在滑轨上,以Ek0的初动能从B点开始沿AB向上运动,小球与两段直轨道间的动摩擦因数均为μ=
,设小球经过轨道连接处均无能量损失。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)要使小球完成一周运动回到B点,初动能EK0至少多大?
(2)若以题(1)中求得的最小初动能EK0从B点向上运动,求小球第二次到达D点时的动能;
(3)若以题(1)中求得的最小初动能EK0从B点向上运动,求小球在CD段上运动的总路程。