二、計算題(本大題共3小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)
8.(12分)從地面上以初速度v0=10m/s豎直向上拋出一質(zhì)量為m=0.2kg的球,若運動過程中受到的空氣阻力與其速率成正比關系,球運動的速率隨時間變化規(guī)律如圖所示,t1時刻到達最高點,再落回地面,落地時速率為v1=2m/s,且落地前球已經(jīng)做勻速運動。(g=10m/s2)求:
(1)球從拋出到落地過程中克服空氣阻力所做的功;
(2)球拋出瞬間的加速度大小。
9.(14分)一滑塊(可視為質(zhì)點)經(jīng)水平軌道AB進入豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形
軌道BC。已知滑塊的質(zhì)量m=0.50kg,滑塊經(jīng)過A點時的速度vA=5.0m/s,AB長s=
4.5m,滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.10,圓弧形軌道的半徑R=0.50m,滑塊離開C點后豎直上升的最大高度h=0.10m。取g=10m/s2。求:
(1)滑塊第一次經(jīng)過B點時速度的大小;
(2)滑塊在從B運動到C的過程中克服摩擦力所做的功。
10.(18分)小明站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球,甩動手腕,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運動。當球某次運動到最低點時,繩突然斷掉,球飛行水平距離d后落地,如圖所示。已知握繩的手離地面高度為d,手與球之間的繩長為d,重力加速度為g,忽略手的運動半徑和空氣阻力。
(1)求繩斷時球的速度大小v1和球落地時的速度大小v2。
(2)問繩能承受的最大拉力多大?
(3)改變繩長,使球重復上述運動,若繩仍在球運動到最低點時斷掉,要使球拋出的水平距離最大,繩長應是多少?最大水平距離為多少?