(9分)一辆汽车的质量是5×10kg,发动机的额定功率为60kW,汽车所受阻力恒为2000N,如果汽车从静止开始以2m/s的加速度做匀加速直线运动,功率达到最大后汽车又以额定功率运动了一段距离达到了最大速度,在整个过程中汽车运动了100m。下面是甲、乙两位同学关于此过程中汽车牵引力做功的解法:
甲同学的解法: ①
W=Pt=6×10×10J=6×10J ②
乙同学的解法:F=ma+f=5×10×2+2000=1.2×10N ③
W=Fs=1.2×10×100J=1.2×10J ④
请对上述两位同学的解法做出评价并说明理由。若你认为两同学的解法都不正确,请给出你的解法。
(7分)如图所示为固定在竖直平面内的光滑轨道ABCD,其中ABC部分为半径R=0.9m的半圆形轨道,CD部分为水平轨道。一个质量m=1 kg的小球沿水平方向进入轨道,通过最高点A时对轨道的压力为其重力的3倍。小球运动过程中所受空气阻力忽略不计,g取10m/s2。
(1)画出小球在A点时的受力示意图:
(2)求出小球在A点时的速度大小v;
(3)求出小球经过C点进入半圆形轨道时对轨道的压力N。
(7分)如图所示,质量m=2.0kg的金属块(可视为质点)静止在高h=1.8m的光滑水平台面上。现用水平恒力F=9.0N拉动金属块,当金属块向右运动s=4.0m时撤去拉力F,之后金属块在台面上滑行一段距离后飞离台面。空气阻力忽略不计,g取10m/s。求:
(1)金属块离开台面时的速度大小v;
(2)金属块落地点距台面边缘的水平距离L;
(3)金属块落地时速度方向与竖直方向的夹角θ。
(7分)神舟飞船是我国自主研制的载人宇宙飞船系列,达到国际领先水平。某飞船发射升空进入预定轨道后,绕地球做匀速圆周运动。已知飞船用t秒时间绕地球运行了n圈,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,求飞船绕地球飞行时距地面的高度h。
(5分)铁路出行是人们外出旅行的一种重要方式。如图所示,为了使火车在转弯处减轻轮缘对内外轨的挤压,修筑铁路时转弯处外轨略高于内轨,即内外轨存在高度差。已知火车转弯半径为R,车厢底面与水平面间的夹角为θ。在转弯处当火车按规定速度行驶时轮缘不挤压内外轨,画出必要的受力示意图并求此规定行驶速度v。
小李同学用如图所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验,其中电源未画出。
(1)下列操作中正确的是________________________。
A. 用秒表测出重物下落时间。
B. 将打点计时器接到直流电源上。
C. 先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落。
(2)如图所示,小李同学选用实验中得到的一条点迹清晰的纸带,把打点计时器所打的第一个点记作O,另选取连续三个点A、B、C作为测量点。若测得的A、B、C各点到O点的距离分别用s,s,s表示,重物的质量用m表示,当地的重力加速度为g,打点计时器所用电源的频率为f。为了方便,他可以利用图2中O点到________(选填“A”、“B”、“C”)点所代表的过程来验证机械能守恒定律;此过程中重物重力势能的减少量________,动能的增加量________。