如图1所示,在2010上海世博会上,拉脱维亚馆的风洞飞行表演,令参观者大开眼界,最吸引眼球的就是正中心那个高为H=10m,直径D=4m的透明“垂直风洞”。风洞是人工产生和控制的气流,以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在风力作用的正对面积不变时,风力F=0.06v2(v为风速)。在本次风洞飞行上升表演中,表演者的质量m=60kg,为提高表演的观赏性,控制风速v与表演者上升的高度h间的关系如图2所示。g="10" m/s2。求:
⑴设想:表演者开始静卧于h=0处,再打开气流,请描述表演者从最低点到最高点的运动状态;
⑵表演者上升达最大速度时的高度h1;
⑶表演者上升的最大高度h2;
⑷为防止停电停风事故,风洞备有应急电源,若在本次表演中表演者在最大高度h2时突然停电,为保证表演者的人身安全,则留给风洞自动接通应急电源滞后的最长时间tm。(设接通应急电源后风洞一直以最大风速运行)
如图(a)所示,木板OA可绕轴O在竖直平面内转动,某研究小组利用此装置探索物块在方向始终平行于斜面、大小为F=8N的力作用下加速度与斜面倾角的关系。已知物块的质量m=1kg,通过DIS实验,得到如图(b)所示的加速度与斜面倾角的关系图线。若物块与木板间的动摩擦因数为0.2,假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力,g取10m/s2。试问:
(1)图(b)中图线与纵坐标交点ao多大?
(2)图(b)中图线与θ轴交点坐标分别为θ1和θ2,木板处于该两个角度时的摩擦力指向何方?说明在斜面倾角处于θ1和θ2之间时物块的运动状态。
(3)如果木板长L=2m,倾角为37°,物块在F的作用下由O点开始运动,为保证物块不冲出木板顶端,力F最多作用多长时间?(取sin37°=0.6,cos37°=0.8)
一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5s后警车发动起来,并以2.5m/s2的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在90km/h以内.问:
(1)警车在追赶货车的过程中,两车间的最大距离是多少?
(2)判定警车在加速阶段能否追上货车?(要求通过计算说明)
(3)警车发动后要多长时间才能追上货车?
质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面作直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t 图像如图所示。g取10m/s2,求:
(1)物体在0-6s和6-10s的加速度;
(2) 内物体运动位移的大小;
(3) 物体与水平面间的动摩擦因数μ;
(4) 水平推力的大小。
(12分)如图所示,质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(x-t)图象和速率—时间(v-t)图象.整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l、高度为h.(取重力加速度g="9.8" m/s2,结果保留一位有效数字).
(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度,A的v-t图线如下图实所示.从图线可得滑块A下滑时的加速度a = m/s2,摩擦力对滑块A运动的影响 .(填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”)
(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律.实验时通过改变 可验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;通过改变 可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系.
(3)将气垫导轨换成滑板,滑块A换成滑块A′,给滑块A′一沿滑板向上的初速度,A′的x-t图线如下图实所示.图线不对称是由于 造成的,通过图线可求得滑块与滑板间的动摩擦因数= .
小汽车正在走进我们的家庭,一辆汽车性能的优劣,其油耗标准非常重要.而影响汽车油耗标准最主要的因素是其在行进中所受到的空气阻力。人们发现汽车在高速行驶中所受到的空气阻力f (也称风阻)主要与两个因素有关:(1)汽车正面投影面积S; (2)汽车行驶速度v。某研究人员在汽车风洞实验室中通过模拟实验得到下表所列数据:
(1)由上述数据可得汽车风阻f 与汽车正面投影面积S 及汽车行驶速度v 的关系式为
f = (要求用k表示比例系数);
(2)由上述数据得出k的大小和单位是 ;
(3)据推理或猜测,k的大小主要与 、 等因素有关。