钓鱼岛是我国固有领土,决不允许别国侵占,近期,为提高警惕保卫祖国,我人民海军为此进行登陆演练,假设一艘战舰因吨位大吃水太深,只能停锚在离海岸登陆点s=1km处。登陆队员需要从较高的军舰甲板上,利用绳索下滑到登陆快艇上再行登陆接近目标,若绳索两端固定好后,与竖直方向的夹角θ=30°,为保证行动最快,队员甲先无摩擦自由加速滑到某最大速度,再靠摩擦匀减速滑至快艇,速度刚好为零,在队员甲开始下滑时,队员乙在甲板上同时开始向快艇以速度v0=m/s平抛救生圈,第一个刚落到快艇,接着抛第二个,结果第二个救生圈刚好与甲队员同时抵达快艇,若人的质量m,重力加速度g=10m/s2,问:
(1)军舰甲板到快艇的竖直高度H等于多大?队员甲在绳索上运动的时间t0是多长?
(2)若加速过程与减速过程中的加速度大小相等,则队员甲在何处速度最大?最大速度多大?
(3)若登陆艇额定功率5KW,载人后连同装备总质量103kg,从静止开始以最大功率向登陆点加速靠近,到达岸边时刚好能达到最大速度10m/s,则登陆艇运动的时间t'是多大?
(15分)如图所示,质量M=10kg、上表面光滑的足够长木板在F=50N的水平拉力作用下以v0=5m/s初速度沿水平地面向右匀速运动,现有足够多的小铁块,它们质量均为m=1kg,将一铁块无初速地放在木板最右端,当木板运动了L=1m时,又无初速地在木板最右端放上第二个铁块,只要木板运动了L就在木板最右端无初速地放一铁块。求:(g=10m/s2)
⑴第一个铁块放上后,木板运动1m时,木板的速度多大?
⑵最终能有几个铁块留在木板上?
⑶最后一个铁块与木板右端距离多大?
(15分)如图甲所示,弯曲部分AB和CD是两个半径相等的1/4圆弧,中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径),分别与上下圆弧轨道相切连接,BC段的长度L可作伸缩调节,下圆弧轨道与地面相切,其中D、A分别是上、下圆弧轨道的最高点与最低点,整个轨道固定在竖直平面内,一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道而从D点水平飞出,今在A、D两点各放一个压力传感器,测试小球对轨道A、D两点的压力,计算出压力差ΔF,改变BC的长度L,重复上述实验,最后绘得的ΔF-L图象如图乙所示。(不计一切摩擦阻力,g取10m/s2)
⑴某一次调节后,D点的离地高度为0.8m,小球从D点飞出,落地点与D点的水平距离为2.4m,求小球经过D点时的速度大小;
⑵求小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径。
(14分)“神舟六号”载人飞船于2005年10月12日上午9点整在酒泉航天发射场发射升空,由长征运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上,A点距地面的高度为h1,飞船飞行五周后进行变轨,进入预定轨道,如图所示,在预定圆轨道上飞行n圈所用的时间为t,于10月17日凌晨在内蒙古草原成功返回,已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R,求:
⑴飞船在A点的向心加速度大小;
⑵远地点B距地面的高度;
⑶若已知地球同步卫星的轨道半径为R0,求“神舟六号”载人飞船在预定圆轨道上的运行速度与地球同步卫星的运行速度的比值。
(13分)如图所示,质量为m=10kg的小物体在F=200N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿足够长的斜面运动,斜面固定不动,小物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,斜面与水平地面间的夹角θ=37°,力F作用t1=2s后撤去,小物体在斜面上继续上滑后,又返回至起点。(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)
⑴小物体运动过程中相对起点的最大位移xm的大小;
⑵小物体从开始经过多长时间t返回起点。
(13分)质量为m=1kg的物体,在水平拉力F(拉力方向与物体初速度方向相同)的作用下,沿粗糙水平面运动,经过位移4m时,拉力F停止作用,运动到位移为8m时物体停止,运动过程中Ek-x的图线如图所示,求:(g取10m/s2)
⑴物体初速度v0的大小;
⑵物体和平面间的动摩擦因数μ;
⑶拉力F的大小。