如图所示,两金属杆AB和CD长均为L,电阻均为R,质量分别为3m和m。用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。在金属杆AB下方有高度为H的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与回路平面垂直,此时,CD处于磁场中。现从静止开始释放金属杆AB,经过一段时间,AB即将进入磁场的上边界时,其加速度为零,此时金属杆CD尚未离开磁场,这一过程中杆AB产生的焦耳热为Q。则
(1)AB棒刚达到磁场边界时的速度v1多大?
(2)此过程中金属杆CD移动的距离h和通过导线截面的电量q分别是多少?
(3)通过计算说明金属杆AB在磁场中可能具有的速度大小v2在什么范围内;
(4)试分析金属杆AB在穿过整个磁场区域过程中可能出现的运动情况(加速度与速度的变化情况)。
(18分)用一根长20cm,劲度系数k=200N/m的弹簧水平拉着放在水平桌面上质量为1kg的木块,弹簧的长度逐渐伸长到22.4cm时开始运动,当弹簧的长度为21.7cm时,木块在桌面上做匀速运动。
(1)木块受到的最大静摩擦力多大?静摩擦的变化范围怎样?
(2)木块与桌面间的动摩擦因数是多少?
(3)木块滑动的过程中,当弹簧的长度小于或大于21.7cm时,滑动摩擦力如何变化?(g=10N/kg)
(18分) 一个小球在光滑水平面上运动的v—t图象如图所示。求:
(1)试描述小球的运动情况?
(2)画出前5s小球运动的s—t图象?
(3)5s内小球运动的位移?
如图甲所示,质量为M=3.0kg的平板小车C静止在光滑的水平面上,在t=0时,两个质量均为1.0kg的小物体A和B同时从左右两端水平冲上小车,1.0s内它们的v—t图象如图乙所示,g取10m/s2.
(1)小车在第1.0s内所受的合力为多大?
(2)要使A、B在整个运动过程中不会相碰,车的长度至少为多少?
(3)假设A、B两物体在运动过程中不会相碰,试在图乙中画出A、B在t=1.0s~3.0s时间内的v—t图象.
(10分)如图,已知斜面倾角300,物体A质量mA=0.4kg,物体B质量mB=0.7kg,H=0.5m。B从静止开始和A一起运动,B落地时速度v=2m/s。若g取10m/s2,绳的质量及绳的摩擦不计,求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数
(2)物体沿足够长的斜面滑动的最大距离
如右图所示,两个完全相同的物块,重力大小为G,两球与水平面的动摩擦因数都为μ,一根轻绳两端固定在两小球上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当绳子被拉直后,两段绳的夹角为α,问当F至少为多大,两物块将会发生滑动?(设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)