一个质量m =0.1kg的正方形金属框,其电阻R=0.5Ω,金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端(金属框上边与AB重合),由静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边CD平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与CD重合)。设金属框在下滑过程中的速度为v,与此对应的位移为s, 那么v2-s图像如图所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上,取g=10m/s2
(1)根据v2-s图像所提供的信息,计算斜面的倾角θ和匀强磁场的宽度d
(2)计算匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)现用平行于斜面沿斜面向上的恒力F1作用在金属框上,使金属框从斜面底端CD(金属 框下边与CD重合)由静止开始沿斜面向上运动,匀速通过磁场区域后,平行斜面沿斜面向上的恒力大小变为F2,直至金属框到达斜面顶端(金属框上边与从AB重合)c试计算恒力 F1、F2所做总功的最小值? (F1、F2虽为恒力,但大小均未知) .
(16分)图示为一水平传送装置,由主动轮Q1和从动轮Q2及传送带构成。两轮轴心相距8m,轮与传送带不打滑。现用此装置运送一袋面粉(可视为质点),已知这袋面粉与传送带之间的动摩擦因数μ=0.4。
⑴当传送带以4.0rn/s的速度匀速运动时,将这袋面粉由左端Q1正上方A点轻放在传送带上后,这袋面粉由A端运送到Q2正上方的B端所用的时间为多少?
⑵要想尽快将这袋面粉(初速度为零)由A端送到B端,传送带的速度至少为多大?
⑶由于面粉的渗漏,在运送这袋面粉的过程中会在深色传送带上留下白色的面粉痕迹,在满足⑵的情况下,这袋面粉(初速度为零)在传送带上留下的面粉痕迹至少有多长?
(15分)4×100m接力赛是田径比赛中一个激烈的比赛项目,甲、乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程,为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记。在某次练习中,甲在接力区前s0处作了标记,当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度L=20m,设乙起跑后加速阶段的运动是匀加速运动。
⑴若s0=13.5m,且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,则在完成交接棒时乙离接力区末端的距离为多大?
⑵若s0=16m,乙的最大速度为8m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲、乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大值为多少?
(13分)如图所示,用完全相同的、劲度系数均为k的轻弹簧A、B、C将两个质量均为m的小球连接并悬挂起来,两小球均处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30°,弹簧C水平,已知重力加速度为g,试求出轻弹簧A、B、C各自的伸长量。(所有弹簧形变均在弹性范围内)
(11分)如图所示,一小物块以水平向左的初速度v0=5m/s通过水平路面AB冲上足够长坡道BC。已知水平路面AB长s1=1.8m,坡道BC与水平面间的夹角α=37°,小物块与路面AB段、BC段的动摩擦因数均为μ=0.25,小物块经过B处时速度大小保持不变。求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)
⑴小物块向左运动到达B点时的速度大小vB;
⑵小物块在BC段向上运动时的加速度大小a2。
如右图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d="40" cm.电源电动势E="24" V,内电阻r="1" Ω,电阻R="15" Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0="4" m/s竖直向上射入板间。若小球带电荷量为q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力。那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?此时电源的输出功率是多大?(取g="10" m/s2)