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- 2021-05-21 发布
计算题专练(四)
(限时:25分钟)
24.(12分)如图1所示,某次高速滑行测试中,C919大飞机在平直跑道上由静止开始匀加速滑行,经t1=20 s达到最大速度vm=288 km/h,之后匀速滑行一段时间,再匀减速滑行,最后停下来.若滑行总距离x=3 200 m,且减速过程的加速度大小与加速过程的加速度大小相等,取g=10 m/s2.
图1
(1)求C919减速滑行时的加速度大小;
(2)若C919的质量m=8×104 kg,加速过程中飞机受到的阻力恒为自身所受重力的0.1倍,求飞机加速过程中发动机产生的推力大小;
(3)求C919在整个滑行过程中的平均速度大小.(结果保留一位小数)
答案 (1)4 m/s2 (2)4×105 N (3)53.3 m/s
解析 (1)288 km/h=80 m/s,
由题意可知vm=at1=80 m/s,
解得a=4 m/s2
由于减速过程和加速过程的加速度大小相等,
故减速滑行的加速度大小a′=4 m/s2.
(2)加速过程,由牛顿第二定律得:F-kmg=ma,
解得F=4×105 N.
(3)加速过程t1=20 s,x1=at=800 m
减速过程t2=20 s,x2=a′t=800 m
匀速过程t3==20 s
故全程的平均速度大小v=≈53.3 m/s.
25.(20分)如图2所示,竖直平面内放置一光滑绝缘轨道,质量为m、带电荷量为+q的小球P从高为h1处由静止下滑,轨道末端水平并放置另一质量也为m的不带电小球Q,经碰撞后,球P和球Q合为一体水平抛出.在距轨道末端下方h2的水平线MN下方存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,电场强度大小为E.若PQ整体水平抛出后,穿过MN进入电、磁场区域,并恰好经过轨道末端的竖直线与MN的交点O.若P、Q均可视为质点,已知m=0.1 kg,h1=5 m,h2=1.25 m,q=0.1 C,E=20 N/C,取g=10 m/s2.求:
图2
(1)P、Q碰撞后瞬间的共同速度大小v;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小B;
(3)定性画出PQ整体从O点穿出后的运动轨迹(至少画一个周期).
答案 (1)5 m/s (2)8 T (3)如图所示
解析 (1)由题意可知:mgh1=mv
P、Q碰撞过程中动量守恒:mvA=2mv
解得v=5 m/s.
(2)P、Q碰撞后进入电、磁场前做平抛运动,有
h2=gt2,解得t=0.5 s
x=vt=2.5 m
vy=gt=5 m/s
则PQ进入电、磁场区域时,v合=5 m/s,方向与水平方向成45°角向下
在电、磁场区域中,G=2mg=2 N,电场力F=Eq=2 N
G=F,则PQ在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,
如图所示
Bqv合=2m,B=
由几何关系可知:R=xsin 45°= m
解得B=8 T.
(3)PQ从O点穿出后在MN上方只受重力作用,运动轨迹如图所示: