(12分)如图所示是某公园中的一项游乐设施,半径为R=2.5m、r=1.5m的两圆形轨道甲和乙安装在同一竖直平面内,两轨道之间由一条水平轨道CD相连,现让可视为质点的质量为10kg的无动力小滑车从A点由静止释放,刚好可以滑过甲轨道后经过CD段又滑上乙轨道后离开两圆形轨道,然后从水平轨道飞入水池内,水面离水平轨道的高度h=5m,所有轨道均光滑,g=10m/s2.
(1)求小球到甲轨道最高点时的速度v.
(2)求小球到乙轨道最高点时对乙轨道的压力.
(3)若在水池中MN范围放上安全气垫(气垫厚度不计),水面上的B点在水平轨道边缘正下方,且BM=10m,BN=15m;要使小滑车能通过圆形轨道并安全到达气垫上,则小滑车起始点A距水平轨道的高度该如何设计?
(12分)已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响.
(1)推导第一宇宙速度v1的表达式;
(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,求卫星的运行周期T.
在“研究平抛物体的运动”实验中,在固定斜槽时,应该使末端 ,每次释放小球的位置应该 ;如图所示是用闪光照像法拍摄到的平抛小球在运动过程中的闪光照片的一部分.A为抛出后小球运动过程中的某一位置.已知每个小方格的边长是5cm,则小球A运动到B所花的时间为 秒,平抛运动的初速度大小为________m/s。(重力加速度g=10m/s2)
(8分)如图所示,在水平方向场强为E=8.66×103N/C的足够大的匀强电场中,用绝缘细线系一个质量m=6.0g的带电小球,细线的另一端固定于O点,平衡时悬线与竖直方向成α角,α=30°,求:
(1)小球所带的电量;
(2)剪断细线小球怎样运动,加速度多大?(g取10m/s2)
(6分)如果把q=1.0×10-6C的电荷从无穷远处移至电场中的A点,需克服电场力做功W=2×10-2J.那么
⑴ q在A点的电势能和在A点的电势各是多少?
⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ?
(9分)如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5cm,bc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一个电量为q=4×10-8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1=1.2×10-7J,求:
(1) a、b两点的电势差Uab
(2) 匀强电场的电场强度E
(3) 电荷从b移到c,电场力做的功W2.