(19分)在竖直平面内存在如图所示的绝缘轨道,一质量为m=0.4kg、带电量为q=+0.4C的小滑块(可视为质点)在外力作用下压缩至离B点0.05m,此时弹性势能=17.25J,弹簧一端固定在底端,与小滑块不相连,弹簧原长为2.05m,轨道与滑块间的动摩擦因数.某时刻撤去外力,经过一段时间弹簧恢复至原长,再经过1.8s,同时施加电场和磁场,电场平行于纸面,且垂直x轴向上,场强E=10N/C;磁场方向垂直于纸面,且仅存在于第二、三象限内,最终滑块到达N(6m,0)点,方向与水平方向成30º斜向下.(答案可用π表示,)
(1)求弹簧完全恢复瞬间,小滑块的速度;
(2)求弹簧原长恢复后1.8s时小滑块所在的位置;
(3)求小滑块在磁场中的运动的时间.
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(13分)如图所示,在粗糙水平台阶上静止放置一质量m=1.0kg的小物块,它与水平台阶表面的动摩擦因数μ=0.25,且与台阶边缘O点的距离s=5m.在台阶右侧固定了一个1/4圆弧挡板,圆弧半径R=m,今以O点为原点建立平面直角坐标系。现用F=5N的水平恒力拉动小物块,已知重力加速度.
(1)为使小物块不能击中挡板,求拉力F作用的最长时间;
(2)若小物块在水平台阶上运动时,水平恒力一直作用在小物块上,当小物块过O点时撤去拉力,求小物块击中挡板上的位置的坐标.
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如图是利用传送带装运煤块的示意图.其中传送带足够长,倾角θ=37°,煤块与传送 带间的动摩擦因数μ=0.8,传送带的主动轮和从动轮半径相等,主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度H=1.8 m,与运煤车车厢中心的水平距离x=1.2 m.现在传送带底端由静止释放一些煤块(可视为质点),煤块在传送带的作用下先做匀加速直线运动,后与传送带一起做匀速运动,到达主动轮时随轮一起匀速转动.要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车厢中心,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)传送带匀速运动的速度v及主动轮和从动轮的半径R;
(2)煤块在传送带上由静止开始加速至与传送带速度相同所经过的时间t.
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根据巴耳末公式,指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱线所对应的n,这两条谱线的波长各是多少?氢原子光谱有何特点?
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如图所示,一平板小车静止在光滑的水平面上,质量均为m的物体A、B分别以2v和v的初速度、沿同一直线同时从小车两端相向水平滑上小车.设两物体与小车间的动摩擦因数均为μ,小车质量也为m,最终物体A、B都停在小车上(若A、B相碰,碰后一定粘在一起).
求:
(1)最终小车的速度大小是多少,方向怎样?
(2)要想使物体A、B不相碰,平板车的长度至少为多长?
(3)接(2)问,求平板车达到(1)问最终速度前的位移?
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如图,传送带AB总长为l=10m,与一个半径为R=0.4m的光滑1/4圆轨道BC相切于B点。传送带速度恒为v=6m/s,方向向右。现有一个滑块以一定初速度v0从A点水平冲上传送带,滑块质量为m=10kg,滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.1。已知滑块运动到B端时,刚好与传送带共速。
求
(1)v0;
(2)滑块能上升的最大高度h;
(3)求滑块第二次在传送带上滑行时,滑块和传送带系统产生的内能。
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杂技中的“顶竿”由两个演员共同表演,站在地面上的演员肩部顶住一根长竹竿,另一演员爬至竹竿顶端完成各种动作后下滑。若竿上演员自竿顶由静止开始下滑,滑到竿底时速度正好为零。已知有一传感器记录了竿上演员下滑时的速度随时间变化的情况。竿上演员质量为m1=40kg,长竹竿质量m2=10kg,g ="l0" m/s2。
(1)求下滑过程中,竿上演员克服摩擦力做的功;
(2)求下滑过程中,竿上演员受到的摩擦力;
(3)请画出地面上的演员肩部承受的压力随时间变化的图像,不用写计算过程,但要标出相关数据。
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在勇气号火星探测器着陆的最后阶段,着陆器降落到火星表面上,再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后,到达最高点时高度为h,速度方向是水平的,速度大小为v0。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r,周期为T。火星可视为半径为R的均匀球体。求:
(1)火星表面的重力加速度;
(2)求卫星第二次落到火星表面时速度的大小,不计火星大气阻力。
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如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,D点为O点在斜面上的垂足,OM=ON.带负电的小物体以初速度v1=5m/s从M点沿斜面上滑,到达N点时速度恰好为零,然后又滑回到M点时速度大小变为v2=3m/s.若小物体电荷量保持不变,可视为点电荷.
(1)带负电的小物体从M向N运动的过程中电势能如何变化?电场力共做多少功?
(2)N点离斜面底边的高度h为多少?
(3)若物体第一次到达D点时速度为v=4m/s,求物体第二次到达D点时的速度v′.
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如图所示,水平向右的恒力F=8N,作用在静止于光滑水平面上质量为M=8kg的小车上,当小车的速度达到v0=1.5m/s时,在小车右端相对地面无初速度地放上一个质量为m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2.求:
(1)从物块放上小车开始计时,经多长时间t物块与小车刚好达到共同速度;
(2)从物块放上小车到物块与小车刚好达到共同速度的过程,摩擦力对物体做功的平均功率P和系统产生的热量Q.
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