多选
如图4a,两竖直墙面的间距为1,一个质量为m、边长为d的正方形木块被一轻直弹簧顶在左侧墙面上,弹簧右端固定在右侧墙面上,且弹簧与墙面垂直。已知木块与墙面之间的静摩擦因数为μ,弹簧原长为1,劲度系数为k,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
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《说唐演义全传》中骑在马上的李元霸听到雷声,向天空中扔出大锤“砸天”,结果被下落的大锤砸死。 设从他扔出大锤到被大锤击中的时间间隔为r, 马始终在水平地面上做匀速直线运动,运动的距离为s。若 忽略空气阻力,已知重力加速度大小为g. 在此马背上观察,锤扔出时的速度大小为( ) ,方向( ) .
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光梳是一种新型光源,它包含频率等间距分布的多种单色光。光梳中的各个单色光称为光梳的梳齿。梳 齿的频率可以表示为v=V₀+m△v, 其中m=0,±1,±2,…,v₀ 和△v为常量。当用某光梳照射静止的氢原子 时,其中梳齿频率为v 和v₁ 的光恰好能使氢原子中的电子分别从基态(能级n=1) 跃迁到n=91 的激发态 和n=101 的激发态,则该光梳的V₀= ( ),△v= ( )。已知电子电量大小为1.6×10⁻¹⁹C, 普朗克常 量为6.6×10⁻¹⁴ kg·m²/s.
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房间内室温为300K, 大气压强为Po。在此房间内给一玻璃瓶充入压缩气体,用圆柱 形轻质软木塞塞住横截面为圆、面积为S 的瓶颈使瓶口密封,瓶内压缩气体的温度与室温 相同,压强p=2po, 软木塞相对于瓶颈保持静止,如图10a所示。再将该玻璃瓶放入温度 为77 K的液氮中充分冷却,随后迅速放回房间,此时瓶颈与软木塞之间的静摩擦力大小为 ( )。若软木塞与瓶颈之间的弹力大小始终为N, 则二者之间的静摩擦因数μ满足条件( ) (用题给物理量表示)时,才能使瓶颈内的软木塞一直保持不动。假设瓶子和软木塞的热胀冷缩可忽略,瓶内气体可视为理想气体。
简答
乘坐高铁时将硬币在桌面上立起来,已成为旅途中一项有趣的活动。假设 硬币为质量分布不均匀的圆盘;硬币边缘P 点与桌面接触,硬币重心在过P 点的直 径的右侧,它到此直径的距离为d, 到桌面的距离为h。 重力加速度大小为g ·
(1)如图11a, 高铁沿水平直线轨道做匀加速运动,该硬币竖直立在此高铁内的水 平桌面上,硬币面和加速度方向平行。
(1.1)若硬币相对于桌面静止,求高铁运动的加速度a;
(1.2)若硬币与桌面的静摩擦因数为μ,当加速度超过多大 时,硬币将滑动。
( 2 ) 如 图 1 1b, 高铁内有一倾角为θ的桌面,其横截面为楔形且 竖直;硬币面与此横截面平行,硬币边缘P 点仍与桌面接触,硬币 重心仍在过P 点的直径的右侧。此时高铁在水平圆轨道上匀速运行,硬币面过轨道直径,硬币重心做圆周运动的半径为R. 已知硬币相 对于桌面静止,求
(2.1)高铁在圆轨道上转动的角速度@;
(2.2)硬币与桌面之间的静摩擦因数的最小值。
简答
如图12a, 一传送带被两个半径均为R 的转盘张紧,转盘转轴相互平行且 水平,传送带的平直面与水平面的夹角为θ,传送带上有一质量为m 的小木 块。已知重力加速度大小为g.
(1)当两转盘不动时,小木块从静止的传送带上匀速下滑。求木块与传送带 之间的动摩擦因数μ.
(2)若转盘以角速度@逆时针匀速转动。t=0 时,木块下滑的速度大小为v₀, 木块到下转盘的距离为1.求木块到达下转盘的时间T.
简答
某些可拉伸材料能用来制作柔性曲面电路结构。一种用铜制作的、用于电生理的柔性电路结构的基本单 元 (“S”形)如图13a所示;经过一次自相似迭代后的平面电路结构(“己”形)如图13b 所示,它由9个 图13a 中的结构和8个连接部分(带有黑色边框的白色矩形)组成;再经过一次自相似迭代后的平面电路 结构如图13c 所示,它由9个图13b 中的结构和连接部分组成;依此类推。各次迭代中,“S”形基本单元 的形状和大小不变,每段连接部分的形状和大小也不变,其材质和横截面与“S”形基本单元的相同。已知 铜的电导率σc=6.45×10'Q⁻¹ ·m⁻¹.
(1)“S” 形基本单元各段导线的长度如图13d 所示,其中l=25μm,l₂=200 μm,I₃=100 μm,每段连接部分的长度l 。=15μm;“S” 形基本单元捋直后等效于一段横截面为矩形(宽、高分别为W=8.0 μm 、t=2.0 μm)、且材质均匀的长直导线,其长度可视为原“S” 形中心线的长度。依此类推。 分别计算图13a 、图 1 3b 、图 1 3c 所示的3个平面电路导线两端之间的电阻的阻值R₀ 、R、R₂ ·
(2)在实际应用中,需要将柔性电阻覆盖宏观尺度的面积。我们可以简单的通过 不断迭代的方法扩大此类平面电路结构的面积。假设该平面电路结构从基本构成单 元开始连续迭代n 次。试对n=0,1,2,3,4 和N(N 为任意非负整数),导出平面 电路导线两端之间的电阻值的表达式(用W,t,oc,↓,₂,l₃,I 。 等符号表示)。
(3)将矩形平面电路在其长和宽的方向都均匀拉伸了10%,在拉伸过程中铜的密度和电导率均不变。试问其总电阻值增加了百分之多少?
简答
如图14a, 一电阻分布均匀、直径为d 的金属环竖直固定在水平地面上,地面上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B, 方向垂直于环面向里。初始时,一金属棒紧贴金属环且与其水平直径重合,由静止开始下落,下落过程中始终与环面密切接触,形成一闭合回路。金属棒还受到一个变力F 作用,使其做自×由落体运动。金属环和金属棒单位长度电阻均为α。以下落开始为计时零点,试导出金属棒在落地前所受到的变力F 的大小随时间t 的变化关系。重力加速度大小为g, 忽略摩擦和空气阻力。
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一报废卫星的横截面
(与卫星运动方向垂直)的面积S=0.50m², 质 量m=10kg 。 半径为R=6400 km 的近地轨道附近布满密度为pa=1.6×10⁻¹'kg/m³ 的粉尘气体(由粉尘粒子构成)。假设粉尘粒子相对于地面 处于静止状态,它们和该卫星发生碰撞后粘附在卫星上。取地球密度p=5500 kg/m³,地球半径R₀=6371 km。 重力加速度大小g=9.8m/s², 万有引力常量G=6.67×10⁻¹"m³/(kg·s²)。
(1)假设该卫星在上述近地轨道上的运动可视为匀速圆周运动,试估算卫星因与粉尘碰撞而受到的拖拽力;
(2)试估算该卫星绕该近地轨道运行一圈后其轨道因粉尘阻力下降的高度。
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地平线指地面上的观察者所在处地球的切面与远方天空的分隔 线。当位于P 点的观察者看到太阳刚出现在地平线上时,太阳的表 观位置位于地平线上,而太阳的实际位置位于地平线以下,如图16a 所示。假设地球是半径为R 的球体,其大气层延伸至地球表面之上 的高度为h(h<<R ), 大气层的相对折射率n 是一个常数。
(1)试估算此时地心到太阳实际位置的连线与地心到太阳表观位 置的连线之间的夹角。
(2)如果没有大气层,与我们现在看到的相比,日出的时刻会延 迟多少?己知地球自转周期T=24h, 地球半径R=6371 km,h=20 km,n=1.0003。本问题中太阳位置指太 阳中心的位置。所有计算请对春分当天赤道上的观察者进行。