(14分)轧钢是钢材处理的重要环节.轧钢过程中,轧钢机利用一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材,使轧件在转动的轧辊间产生塑性变形,轧出所需断面形状和尺寸的钢材.轧钢机轧辊截面示意图如图所示.现需要用已知半径为0.5m的轧辊板在长铁板上表面压轧一道很浅的槽,铁板的长为7.5m、质量为15kg.已知轧辊与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为0.4和0.15.铁板从一端放入工作台的轧辊下,工作时轧辊对铁板产生恒定的竖直向下的压力为150N,在轧辊的摩擦力作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽.已知轧辊转动的角速度恒为6rad/s,g取10m/s2.
(1)通过分析计算,说明铁板将如何运动?
(2)加工一块铁板需要多少时间?
(3)为能用最短时间加工出上述铁板,轧锟转动的角速度至少要调到多大?
(12分)为了让世界更多的了解中国,我国将利用“中星”卫星网络向世界传输视频信号。假设图所示为控制中心大屏幕上出现的“中星”卫星运行轨迹图,它记录了该卫星在地球表面上垂直投影的位置变化。图中表示在一段时间内该卫星绕地球飞行四圈,依次飞经中国和太平洋地区的四次轨迹①、②、③、④,图中分别标出了各地点的经纬度(如在沿轨迹①通过亦道时的经度为西经135°,绕行一圈后沿轨迹②再次经过赤道时经度为180°……)。
(1)求“中星”卫星的运行周期;
(2)若地球半径为R,“中星”卫星的运行周期为T,地球表面处的重力加速度为g,求“中星”卫星离地面的高度H。
(12分)如图所示,一带正电的长细直棒水平放置,带电细直棒在其周围产生方向向外辐射状的电场,场强大小与直棒的距离成反比。在直棒上方有一长为a的绝缘细线连接了两个质量均为m的小球A、B,A、B所带电荷量分别为+q和+4q,A球距直棒的距离为a,两个球恰好处于静止状态。不计两小球之间的静电力作用,剪断细线,若A球下落的最大速度为vm,求A球下落到速度最大过程中,电场力对A球做的功。
(8分)如图所示,为使一个重为G的物体静止在倾角为的光滑斜面上,需给物体施加一个外力,大小也是G。①试说明凡符合条件的外力方向,并在图上标出(不要求说明理由)。②求出各情况下物体对斜面压力大小。
(6分)在“利用打点计时器测定匀加速直线运动的加速度”实验中,某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F 6个点(每相邻两个计数点间的四个点未画出,如图甲所示.打点计时器每打一个点的时间为0.02s).从每一个计数点处剪开分成五段(分别叫做a、b、c、d、e段),将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图乙所示,由此可以得到一条表示关系的图线,从而求出加速度.
(1)若在xOy坐标系中用最简洁的方法做出能用-t关系的图线,请你指出哪个轴相当于轴?
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(2)从第一个计数点开始计时,要想求出0.15s时刻的瞬时速度,需要测出哪一段纸带的长度?
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(3)若测得段纸带的长度为2.0㎝,e段纸带的长度为10.0㎝,则加速度为_______m/s2。
在利用自由落体运动《验证机械能守恒》实验中选出一条理想的纸带后,某同学计算出打几个计数点时的速度v,测出各计数点到第一个点的距离x,他用横坐标表示x,纵坐标应表示____________,从而可得到一条直线。他求出图线斜率为k,当k等于_________时,则可验证机械能是守恒的(当地重力加速度为g)。