观察图中的烟和小旗,关于小车相对于房子的运动,下列说法中正确的是( )
A.小车一定静止
B.小车一定向左运动
C.小车一定向右运动
D.小车的运动情况无法确定
雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒,这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关.雨滴间无相互作用且雨滴质量不变,重力加速度为g.
(1)质量为m的雨滴由静止开始,下落高度h时速度为u,求这一过程中克服空气阻力所做的功W.
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(2)将雨滴看作半径为r的球体,设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力f=kr2v2,其中v是雨滴的速度,k是比例系数.
a.设雨滴的密度为ρ,推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径r的关系式;
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b.示意图中画出了半径为r1、r2(r1>r2)的雨滴在空气中无初速下落的v–t图线,其中_________对应半径为r1的雨滴(选填①、②);若不计空气阻力,请在图中画出雨滴无初速下落的v–t图线.
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(3)由于大量气体分子在各方向运动的几率相等,其对静止雨滴的作用力为零.将雨滴简化为垂直于运动方向面积为S的圆盘,证明:圆盘以速度v下落时受到的空气阻力f ∝v2(提示:设单位体积内空气分子数为n,空气分子质量为m0).
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在长期的科学实践中,人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法,其中一种能量是势能。势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能。如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。
(1)如图1所示,内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上,将一个质量为m的小球(可视为质点)放在碗底的中心位置C处。现给小球一个水平初速度v0(v0<),使小球在碗中一定范围内来回运动。已知重力加速度为g。
a. 若以AB为零势能参考平面,写出小球在最低位置C处的机械能E的表达式;
b. 求小球能到达的最大高度h;说明小球在碗中的运动范围,并在图1中标出。
(2)如图2所示,a、b为某种物质的两个分子,以a为原点,沿两分子连线建立x轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零,则作出的两个分子之间的势能EP与它们之间距离x的EP-x关系图线如图3所示。
假设分子a固定不动,分子b只在ab间分子力的作用下运动(在x轴上)。当两分子间距离为r0时,b分子的动能为EK0(EK0<EP0)。求a、b分子间的最大势能EPm;并利用图3,结合画图说明分子b在x轴上的运动范围。
2012年11月,我国舰载机在航母上首降成功.设某一舰载机质量为m = 2.5×104kg,着舰速度为v0=50m/s,着舰过程中航母静止不动.发动机的推力大小恒为F = 1.2×105N,若空气阻力和甲板阻力保持不变.
(1)若飞机着舰后,关闭发动机,仅受空气阻力和甲板阻力作用,飞机将在甲板上以a0=2m/s2的加速度做匀减速运动,航母甲板至少多长才能保证飞机不滑到海里.
(2)为了让飞机在有限长度的跑道上停下来,甲板上设置了拦阻索让飞机减速,同时考虑到飞机尾钩挂索失败需要复飞的情况,飞机着舰时并不关闭发动机.若飞机着舰后就钩住拦阻索,图示为飞机钩住拦阻索后某时刻的情景,此时飞机的加速度大小为a1=38m/s2,速度为40 m/s,拦阻索夹角θ=106°两滑轮间距40m,()
a.求此时拦阻索承受的张力大小.
b.飞机从着舰到图示时刻,拦阻索对飞机做的功.
如图1所示,游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来。我们把这种情形抽象为如图2所示的模型:弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接,B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球(可视为质点)从弧形轨道上的A点由静止滚下,到达B点时的速度为vB=,且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为h=4R,重力加速度为g。求:
(1)小球运动到B点时,轨道对小球的支持力F的大小;
(2)小球通过C点时的速率vC;
(3)小球从A点运动到C点的过程中,克服摩擦阻力做的功W。
北京将在2022年举办冬季奥运会,滑雪运动将速度与技巧完美地结合在一起,一直深受广大观众的欢迎。一质量为60kg的运动员在高度为,倾角为的斜坡顶端,从静止开始沿直线滑到斜面底端。下滑过程运动员可以看作质点,收起滑雪杖,忽略摩擦阻力和空气阻力,取,问:
(1)运动员到达斜坡底端时的速率;
(2)运动员刚到斜面底端时,重力的瞬时功率;
(3)从坡顶滑到坡底的过程中,运动员受到的重力的沖量。