如图所示,杆OA长为R,可绕过O点的水平轴在竖直平面内转动,其端点A系 着一跨过定滑轮B、C的不可伸长的轻绳,绳的另一端系一物块M,滑轮的半径可忽略,B在O的正上方,OB之间的距离为H。某一时刻,当绳的BA段与OB之间的夹角为α=30°时,杆的角速度为ω,求此时物块M的速率 vM。
如图4-3-11甲所示,竖直平面内的光滑轨道由直轨道AB和圆轨道BC组成,小球从轨道AB上高H处的某点由静止滑下,用力传感器测出小球经过圆轨道最高点C时对轨道的压力为F,并得到如图乙所示的压力F随高度H的变化关系图象.(小球在轨道连接处无机械能损失,g=10 m/s2)求:
图4-3-11
(1)小球从H=3R处滑下,它经过最低点B时的向心加速度的大小;
(2)小球的质量和圆轨道的半径.
人骑自行车由静到动,除了要增加人和车的动能以外,还要克服空气及其他阻力做功.为了测量人骑自行车的功率,第一小组进行了如下实验:在离出发线5 m、10 m、20 m、30 m、…70 m的地方分别划上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持秒表测运动时间.听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时.自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间.实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值),并计算出各段的平均速度:
运动距离s(m) |
0 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
运动时间t(s) |
0 |
2.4 |
4.2 |
6.3 |
7.8 |
9.0 |
10.0 |
11.0 |
12.0 |
各段速度(m/s) |
2.08 |
2.78 |
4.76 |
6.67 |
8.33 |
10.0 |
10.0 |
10.0 |
第二小组通过测出自行车在各点的速度,作出了v—s图4-2-9.本次实验中,学生和自行车总质量约为75 kg,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,整个过程中该学生骑车的功率P保持不变.
图4-2-9
(1)第一小组的学生通过分析认为:因为自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度,则在20 m~30 m路段的平均阻力f1与30 m~40 m路段的平均阻力f2之比f1∶f2为多少?被测学生骑车的功率约为多少?速度为6 m/s时的加速度为多大?
(2)第二小组的学生结合图和曲线(曲线与横坐标在s=40 m内所围的区域共56格),测出的被测学生骑车的功率约为多少?
某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究,他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为v-t图象,如图4-1-8所示(除2~10 s时间段内的图象为曲线外,其余时间段图象均为直线).已知小车运动的过程中,2~14 s时间段内小车的功率保持不变,在14 s末停止遥控而让小车自由滑行.小车的质量为1 kg,可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变.求:
图4-1-8
(1)小车所受到的阻力大小及0~2 s时间内电动机提供的牵引力大小.
(2)小车匀速行驶阶段的功率.
(3)小车在0~10 s运动过程中位移的大小.
如图3-3-12所示,物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑,经过B点后进入水平面(设经过B点前后速度大小不变),最后停在C点,每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度,下表给出了部分测量数据.(取重力加速度g=10 m/s2)求:
图3-3-12
t(s) |
0.0 |
0.2 |
0.4 |
… |
1.2 |
1.4 |
… |
v(m/s) |
0.0 |
1.0 |
2.0 |
… |
1.1 |
0.7 |
… |
(1)斜面的倾角α;
(2)物体与水平面之间的动摩擦因数μ;
(3)t=0.6 s时的瞬时速度v.
如图3-3-11所示,在升降机中,用水平方向的力将质量为0.2 kg的物块压在竖直的墙壁上,物块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.4.
图3-3-11
(1)当升降机以2 m/s2的加速度匀加速上升时,至少要以多大的力F′才能保持物块相对升降机静止?
(2)当升降机以5 m/s2的加速度朝下加速运动时,又要以多大的力F′才能保持物块相对升降机静止?(取g=10 m/s2)