一个水平放置的气缸,由两个截面积不同的圆筒联接而成。活塞A、B用一长为4L的刚性细杆连接,L= 0.5m,它们可以在筒内无摩擦地左右滑动。A、B的截面积分别为SA=40 cm2,SB=20 cm2,A、B之间封闭着一定质量的理想气体,两活塞外侧(A的左方和B的右方)是压强为P0=1.0×105Pa的大气。当气缸内气体温度为T1=525 K时两活塞静止于如图所示的位置。
(1)现使气缸内气体的温度缓慢下降,当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒连接处?
(2)若在此变化过程中气体共向外放热500J,求气体的内能变化了多少?
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如图所示,AB为固定在竖直平面内粗糙倾斜轨道,BC为光滑水平轨道,CD为固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道,且AB与BC通过一小段光滑弧形轨道相连,BC与弧CD相切。已知AB长为L=10m,倾角θ=37°,BC长s=4m,CD弧的半径为R=2m,O为其圆心,∠COD=143°。整个装置处在水平向左的匀强电场中,电场强度大小为E=1×103N/C。一质量为m=0.4kg、电荷量为q=+3×10 -3C的物体从A点以初速度vA=15m/s沿AB轨道开始运动。若物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,物体运动过程中电荷量不变。求
(1)物体在AB轨道上运动时,重力和电场力对物体所做的总功;
(2)物体在C点对轨道的压力为多少;
(3)用物理知识判断物体能否到达D点;
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如图所示,虚线OL与y轴的夹角为θ=60°,在此角范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从左侧平行于x轴射入磁场,入射点为M。粒子在磁场中运动的轨道半径为R。粒子离开磁场后的运动轨迹与x轴交于P点(图中未画出),且OP=R。不计重力。求M点到O点的距离和粒子在磁场中运动的时间。
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如图,绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,电场强度大小为E,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑,到达C点时离开MN做曲线运动。A、C两点间距离为h,重力加速度为g。
(1)求小滑块运动到C点时的速度大小vc;
(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf;
(3)若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置,当小滑块运动到D点时撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的P点。已知小滑块在D点时的速度大小为vD,从D点运动到P点的时间为t,求小滑块运动到P点时速度的大小vp.
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(19分)如图,质量为M的小车静止在光滑的水平面上,小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑轨道,BC段是长为L的水平粗糙轨道,两段轨道相切于B点,一质量为m的滑块在小车上从A点静止开始沿轨道滑下,重力加速度为g。
(1)若固定小车,求滑块运动过程中对小车的最大压力;
(2)若不固定小车,滑块仍从A点由静止下滑,然后滑入BC轨道,最后从C点滑出小车,已知滑块质量,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍,滑块与轨道BC间的动摩擦因数为μ,求:
① 滑块运动过程中,小车的最大速度vm;
② 滑块从B到C运动过程中,小车的位移大小s。
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据统计,40%的特大交通事故是由疲劳驾驶引起的,疲劳教师的危害丝毫不亚于酒驾和醉驾,研究表明,一般人的刹车反应(从发现情况到汽车开始减速)时间,疲劳驾驶时人的反应时间会变长,某次实验中,志愿者在连续驾驶4h后,驾车以的速度在试验场的平直路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离为L=45m,设汽车刹车后开始滑动,已知汽车遇地面间的动摩擦因数μ=0.8,取,求:
(1)减速运动过程中汽车的位移大小;
(2)志愿者在连续驾驶4h后的反应时间比一般人增加了多少?
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消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水炮组成。如图所示,消防水炮离地高度为H,建筑物上的火点离地高度为h,水炮与火点的水平距离为x,水泵的功率为P,整个供水系统的效率η=0.6。假设水从水炮水平射出,其中水泵、输水管道没有画出,水泵放置于地面,不计空气阻力,取g=10m/s2。
(1)、若H=80m,h=60m,水炮出水速度v0=30m/s,试求水炮与起火建筑物之间的水平距离x;
(2)、在(1)问中,若水炮每秒出水量m0="60" kg,试求水泵的功率P;
(3)、当完成高层灭火后,还需要对散落在火点正下方地面上的燃烧物进行灭火,将水炮竖直下移至H´=45m,假设供水系统的效率η不变,水炮出水口的横截面积不变,水泵功率应调整为P´,则P´应为多大?
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如图所示,电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为l,轨道所在平面的正方形区域内存在一有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨平面向上.电阻相同、质量均为m的两根相同金属杆甲和乙放置在导轨上,甲金属杆恰好处在磁场的上边界处,甲、乙相距也为l.在静止释放两金属杆的同时,对甲施加一沿导轨平面且垂直于甲金属杆的外力,使甲在沿导轨向下的运动过程中始终以加速度a=gsinθ做匀加速直线运动,金属杆乙进入磁场时即做匀速运动.
(1) 求金属杆的电阻R;
(2)若从开始释放两金属杆到金属杆乙刚离开磁场的过程中,金属杆乙中所产生的焦耳热为Q,求外力F在此过程中所做的功.
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有一玻璃半球,右侧面镀银,光源S在其对称轴PO上(O为球心),且PO水平,如图所示。从光源S发出的一束细光射到半球面上,其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播,另一部分光经过折射进入玻璃半球内,经右侧镀银面反射恰能沿原路返回。已知球面半径为R,玻璃折射率为。
(1)画出光路图;
(2)求光源S与球心O之间的距离。
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如图所示,质量m=2kg的金属块(可视为质点)静止于水平平台上的A点,金属块与平台之间动摩擦因数为0.5,平台距地面(未画出)高3.2m,A点距离平台边沿11.25m,现施加一与水平方向成θ=37°角斜向上、大小为F=20N的拉力,作用一段距离后撤去,物体继续在平台上滑行距离x后飞出,落地速度与竖直方向夹角为37°,(cos37°=0.8,sin37°=0.6,g=10m/s2)求:
(1)物体做匀加速直线运动的加速度大小a1;
(2)拉力F撤去后在平台上滑行距离x2;
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