如图所示,光滑水平面上有正方形线框abcd,边长为L、电阻为R、质量为m。虚线PP′和QQ′之间有一竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,宽度为H,且H>L。线框在恒力F0作用下开始向磁场区域运动,cd边运动S后进入磁场,ab边进入磁场前某时刻,线框已经达到平衡状态。当cd边开始离开磁场时,撤去恒力F0,重新施加外力F,使得线框做加速度大小为F0/m的匀减速运动,最终离开磁场。求:
(1)cd边刚进入磁场时两端的电势差Udc;
(2)cd边从进入磁场到运动至QQ′过程中安培力做功;
(3)写出线框离开磁场的过程中,F随时间t变化的关系式。
汽车由静止出发沿平直公路匀加速运动8 s,然后接着刹车做匀减速运动,再经过2 s停止,共经过80 m.求刹车前后的两个过程中汽车的加速度大小及第9 s末的速度.
在平直公路上,一汽车的速度为16m/s,从某时刻开始刹车,在阻力作用下,汽车以2m/s2的加速度做匀减速直线运动,问刹车后第2s末和第10s末车离刹车点多远?
(本小题15分)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a的加速度从静止开始做匀加速运动,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中心不动。比赛中,该同学在匀速直线运动阶级保持球拍的倾角为θ0 ,如右图所示。设球在运动过程中受到的空气阻力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)空气阻力大小与球速大小的比例系数k
(2)求在加速跑阶段球拍倾角θ随球速v变化的关系式
(3)整个匀速跑阶段,若该同学速率仍为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的变化,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。
(本小题14分)如图所示为车站使用的水平传送带的模型,它的水平传送带的长度为L="8" m,传送带的皮带轮的半径均为R=0.2 m,传送带的上部距地面的高度为h=0.45 m,现有一个旅行包(视为质点)以v0="10" m/s的初速度水平地滑上水平传送带。已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数为µ=0.6. (g取10 m/s2.)试讨论下列问题:
(1)若传送带静止,旅行包滑到B端时,人若没有及时取下,旅行包将从B端滑落。则包的落地点距B端的水平距离为多少?
(2)设皮带轮顺时针匀速转动,并设水平传送带长度仍为8 m,旅行包滑上传送带的初速度恒为10 m/s。当皮带轮的角速度ω值在什么范围内,旅行包落地点距B端的水平距离始终为(1)中所求的水平距离?若皮带轮的角速度ω1="40" rad/s,旅行包落地点距B端的水平距离又是多少?
(3)设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动,在图所示的坐标系中画出旅行包落地点距B端的水平距离s随皮带轮的角速度ω变化的图象.
(本小题12分)在光滑水平地面上,静止着一个质量为M =" 4" kg的小车.如图所示,在车的最右端有一个质量为m =" 1" kg的大小不计的物体,已知物体与小车之间的动摩擦因数为0.2,小车的长度L =" 2" m,
(1)要使物体相对于小车滑动,作用在小车上的水平恒力F至少要多大?
(2)现在用恒定的水平力F =" 14" N向右拉动小车,求F拉动3s时,小车的速度多大? (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).(g =" 10" m/s2)