电动蛙式打夯机(图甲)是利用冲击和冲击振动来夯实、平整场地的机械,由电动机、皮带轮、偏心块、夯架、夯锤等组成(图乙)。启动电动机,在旋转着的偏心块离心力作用下,夯架绕后轴上下摆动,当夯架向下摆动时夯锤就夯击土层,向上摆动时使打夯机前移,故每夯击一次,机身即向前移动一次。右表是某型号电动蛙式打夯机的部分参数(设夯锤夯击土层的能量全部用于夯实土层)。
(1)若打夯机以10m/min 的平均速度沿直线前进,则10min 前进了多少米?
(2)为了估算某次夯锤夯击土层时的冲击力,小明将重为4N、底面积为1cm2的圆柱体竖直平放在被夯击土层上,土层被压下的深度与夯锤夯击的深度相同,则此次夯击时的平均冲击力为多少牛?
(3)施工时,若打夯机前移消耗的能量为200J/次,则打夯机的机械效率是多少?
如图所示,在x-y-z三维坐标系的空间,在x轴上距离坐标原点x0=0.1m处,垂直于x轴放置一足够大的感光片。现有一带正电的微粒,所带电荷量q=1.6×10-16C,质量m=3.2×10-22kg,以初速度v0=1.0×104m/s从O点沿x轴正方向射入。不计微粒所受重力。
(1)若在x≥0空间加一沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小E=1.0×104V/m,求带电微粒打在感光片上的点到x轴的距离;
(2)若在该空间去掉电场,改加一沿y轴正方向的匀强磁场,磁感应强度大小B=0.1T,求带电微粒从O点运动到感光片的时间;
(3)若在该空间同时加沿y轴正方向的匀强电场和匀强磁场,电场强度、磁场强度大小仍然分别是E=1.0×104V/m和B=0.1T,求带电微粒打在感光片上的位置坐标x、y、z分别为多少。
随着科学技术的发展,磁动力作为一种新型动力系统已经越来越多的应用于现代社会,如图13所示为电磁驱动装置的简化示意图,两根平行长直金属导轨倾斜放置,导轨平面与水平面的夹角为q,导轨的间距为L,两导轨上端之间接有阻值为R的电阻。质量为m的导体棒ab垂直跨接在导轨上,接触良好,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=tanθ,导轨和导体棒的电阻均不计,且在导轨平面上的矩形区域(如图中虚线框所示)内存在着匀强磁场,磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度的大小为B。(导体棒在运动过程中始终处于磁场区域内)
(1)若磁场保持静止,导体棒在外力的作用下以速度v0沿导轨匀速向下运动,求通过导体棒ab的电流大小和方向;
(2)当磁场以某一速度沿导轨平面匀速向上运动时,可以使导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动,求磁场运动的速度大小;
(3)为维持导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动,外界必须提供能量,此时系统的效率η为多少。 (效率是指有用功率对驱动功率或总功率的比值)
如图为某水上滑梯示意图,滑梯斜面轨道与水平面间的夹角为37°,底部平滑连接一小段水平轨道(长度可以忽略),斜面轨道长L=8m,水平端与下方水面高度差为h=0.8m。一质量为m=50kg的人从轨道最高点A由静止滑下,若忽略空气阻力,将人看作质点,人在轨道上受到的阻力大小始终为f=0.5mg。重力加速度为g=10m/s2,sin37°=0.6。求:
(1)人在斜面轨道上的加速度大小;
(2)人滑到轨道末端时的速度大小;
(3)人的落水点与滑梯末端B点的水平距离。
如图(a)所示,为某课外创新活动小组设计的 一“速度选择器”装置,图(b)为它的立体图,该装置由水平转轴及两个薄圆盘N1、N2构成,两盘面平行且与转轴垂直,相距为L,两盘面间存在竖直向上的匀强电场,盘上各开一狭缝,两狭缝夹角可调.在圆盘右侧为长为d的绝缘水平桌面,水平桌面的右端有一质量为m绝缘小球B,用长也为d的不可伸长的轻细线悬挂,B对水平桌面压力刚好为零。今有电荷量为q,质量也为m的另一带电小球A沿水平方向射入N1狭缝,匀速通过两盘间后通过N2的狭缝,并沿水平桌面运动到右端与小球B发生碰撞,设A与B碰撞时速度发生交换.已知小球A与水平桌面间动摩擦因数为μ,求:
(1)小球A的电性及两盘面间的电场强度E的大小
(2)如果只要求小球A能与小球B相撞,那么当小球A从N2狭缝中穿出时它的速度应满足的条件
(3)若两狭缝夹角调为θ,盘匀速转动,转动方向如图(b),要使小球A与小球B碰撞后,B恰好做完整的圆周运动,薄盘转动的角速度ω .
如图所示,间距L=0.4m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内,两端的导轨均无限长,在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ=30°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1=0.5 T、方向竖直向上和B2=1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场.电阻R=0.1 Ω、质量m=0.1 kg、长为L=0.2 m的相同金属导体杆K、Q分别放置在导轨上, K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终与导轨接触良好.一端系于K杆中点不可伸长的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮,绳的另一端上加一竖直向下的大小为F1的力,K杆始终保持静止,Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F2作用下沿导轨向下运动.不计导轨电阻和各处的摩擦.取g=10 m/s2. 求:
(1)如果F1=0.4N恒定不变,从t=0开始经1分钟回路产生的焦耳热
(2)如果F1=1.0N恒定不变,Q杆运动的速度大小
(3)如果F1=kt ,F2=cv+0.4(其中k、c为常数、t单位s、F单位为N、v为Q杆运动的速度,单位为m/s),当Q杆由静止开始沿导轨下滑s=2m的过程中,Q杆上电阻产生的焦耳热为2J,求常数c的值和该过程中拉力F2做的功W