某校举行托乒乓球跑步比赛,赛道为水平直道,比赛距离为s。比赛时,某同学将球置于球拍中心,以大小为a的加速度从静止开始做匀加速直线运动,当速度达到v0时,再以v0做匀速直线运动跑至终点.整个过程中球一直保持在球拍中心不动.比赛中,该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为θ0,如图所示,设球在运动中受到的空气阻力大小与其速度大小成正比,方向与运动方向相反,不计球与球拍之间的摩擦,球的质量为m,重力加速度为g.
(1)求空气阻力大小与球速大小的比值k;
(2)求在加速跑阶段球拍倾角θ随速度v变化的关系式;
(3)整个匀速跑阶段,若该同学速度仍为v0,而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变,不计球在球拍上的移动引起的空气阻力变化,为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r的下边沿掉落,求β应满足的条件.
(10分)为确保弯道行车安全,汽车进入弯道前必须减速.如图所示,AB为进入弯道前的平直公路,BC为水平圆弧形弯道.已知AB段的距离,弯道半径R=24m.汽车到达A点时速度
,汽车与路面间的动摩擦因数
,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=l0m/s2.要确保汽车进入弯道后不侧滑.求汽车
(1)在弯道上行驶的最大速度;
(2)在AB段做匀减速运动的最小加速度.
(10分)在60m直线跑游戏中,一同学从起点由静止开始以2m/s2的加速度做匀加速运动,4s后,改做匀速运动直至到达终点,接着以4m/s2的加速度做匀减速运动,经1.5s进入迎接区,如图所示.求:
(1)该同学匀速运动所用的时间;
(2)终点线到迎接区边界的距离.
(9分)如图所示,质量为m1=60 kg的小车在光滑水平面上以速度v1=0.5 m/s向右运动,质量为m2=40 kg的小车(包括小孩)在光滑水平面上以速度v2=3 m/s向左运动,为了避免两滑块再次相碰,在两小车靠近的瞬间,m2上的小孩用力将m1推开.求小孩对m1做功的范围.(滑块m2与右边竖直墙壁碰撞时无机械能损失,小孩与小车不发生相对滑动,光滑水平面无限长)
如图所示,真空中有一个半径为R=0.1m,质量分布均匀的玻璃球,频率为f=5.0×1014Hz的细激光束在真空中沿直线BC传播,于玻璃球表面的C点经折射进入小球,并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中.已知∠COD=120°,玻璃球对该激光束的折射率为.求:
(1)此激光束在真空中的波长;
(2)此激光束进入玻璃时的入射角α;
(3)此激光束穿越玻璃球的时间.
两个相同的薄壁型气缸A和B,活塞的质量都为m,横截面积都为S,气缸的质量都为M,M/m=3/2,气缸B的筒口处有卡环可以防止活塞离开气缸.将气缸B的活塞跟气缸A的气缸筒底用细线相连后,跨过定滑轮,气缸B放在倾角为光滑斜面上,气缸A倒扣在水平地面上,气缸A和B内装有相同质量的同种气体,体积都为V0,温度都为T0,如图所示,此时气缸A的气缸筒恰好对地面没有压力.设气缸内气体的质量远小于活塞的质量,大气对活塞的压力等于活塞重的1.5倍.
(1)若使气缸A的活塞对地面的压力为0,气缸A内气体的温度是多少?
(2)若使气缸B中的气体体积变为,气缸B内的气体的温度是多少?