如图所示(a),一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一物体(物体与弹簧不连接),初始时物体处于静止状态.现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速运动,拉力F与物体位移s的关系如图(b)所示(g=10 m/s2),则下列结论正确的是
A.物体与弹簧分离时,弹簧处于压缩状态
B.弹簧的劲度系数为7.5 N/cm
C.物体的加速度大小为5 m/s2
D.物体的质量为3 kg
(16分)如图所示,倾角α=30°的等腰三角形斜面体固定在水平面上,一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧,绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为M=4.0kg、m=2.0kg的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数μ相等,且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取重力加速度g=10m/s2。
⑴若μ=,试求两物块的加速度大小和方向;
⑵若μ=,试求两物块的加速度大小和方向;
⑶若μ=,试求两物块的加速度大小和方向。
(16分)图示为一水平传送装置,由主动轮Q1和从动轮Q2及传送带构成。两轮轴心相距8m,轮与传送带不打滑。现用此装置运送一袋面粉(可视为质点),已知这袋面粉与传送带之间的动摩擦因数μ=0.4。
⑴当传送带以4.0rn/s的速度匀速运动时,将这袋面粉由左端Q1正上方A点轻放在传送带上后,这袋面粉由A端运送到Q2正上方的B端所用的时间为多少?
⑵要想尽快将这袋面粉(初速度为零)由A端送到B端,传送带的速度至少为多大?
⑶由于面粉的渗漏,在运送这袋面粉的过程中会在深色传送带上留下白色的面粉痕迹,在满足⑵的情况下,这袋面粉(初速度为零)在传送带上留下的面粉痕迹至少有多长?
(15分)4×100m接力赛是田径比赛中一个激烈的比赛项目,甲、乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程,为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记。在某次练习中,甲在接力区前s0处作了标记,当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度L=20m,设乙起跑后加速阶段的运动是匀加速运动。
⑴若s0=13.5m,且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,则在完成交接棒时乙离接力区末端的距离为多大?
⑵若s0=16m,乙的最大速度为8m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲、乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大值为多少?
(18分)如图所示,质量为M的厚壁塑料管B内有一个质量为m的小塑料球A,塑料球A的直径略小于塑料管B的内径,且M ≥m; A和B之间有一根极短的轻弹簧,轻弹簧与A、B不连接。将此装置从B下端离地板的高度H处由静止释放,B触地后在极短时间内反弹,且其速度大小不变,接着A脱离B竖直上升,而B恰好停留在地板上。不计空气阻力及A与B内壁的摩擦。求:
(1)塑料球A上升的高度;
(2)弹簧中能达到的最大弹性势能。
(18分)如图所示,在铅版A上放一个放射源C可向各个方向射出速率为v的β射线,B为金属网,A、B连接在电路上,电源电动势为,内阻为r,滑动变阻器总阻值为R.图中滑动变阻器滑片置于中点,A、B间距为d,M为荧光屏(足够大),它紧挨者金属网外侧,已知β粒子的质量为m,电荷量e,不计β射线所形成的电流对电路的影响, 求:
(1)闭合开关S后,AB间的场强的大小是多少?
(2)β粒子到达金属网B的最长时间?
(3)切断开关S,并撤去金属网B,加上垂直纸面向内、范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,设加上B后β粒子仍能到达荧光屏。这时在竖直方向上能观察到荧光屏亮区的长度是多?