【题目】如图所示为四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用.一架质量m=2kg的无人机,其动力系统所能提供的最大升力F=36N,运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4N.g取10m/s2.
(1)无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞.求在t=5s时离地面的高度h;
(2)当无人机悬停在距离地面高度H=100m处,由于动力设备故障,无人机突然失去升力而坠落.求无人机坠落地面时的速度v;
(3)在无人机坠落过程中,在遥控设备的干预下,动力设备重新启动提供向上最大升力.为保证安全着地,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1.
【答案】(1)75m(2)40m/s (3)
【解析】试题分析:(1)根据牛顿第二定律求出上升的加速度,结合位移时间公式求出上升的位移.
(2)根据牛顿第二定律求出下降的加速度大小,结合速度位移公式求出坠落地面时的速度大小.
(3)根据牛顿第二定律求出恢复升力后向下减速的加速度,抓住匀加速和匀减速运动的位移之和等于H,求出最大速度,结合速度时间公式求出飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1.
解:(1)由牛顿第二定律 F﹣mg﹣f=ma
代入数据解得a=6m/s2
上升高度
代入数据解得 h=75m.
(2)下落过程中 mg﹣f=ma1
代入数据解得
落地时速度 v2=2a1H,
代入数据解得 v=40m/s
(3)恢复升力后向下减速运动过程 F﹣mg+f=ma2
代入数据解得
设恢复升力时的速度为vm,则有
由 vm=a1t1
代入数据解得.
答:(1)t=5s时离地面的高度h为75m.
(2)无人机坠落地面时的速度为40m/s.
(3)飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间为.
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【题目】如图所示,在正方形区域abcd内有方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在t=0时刻,位于正方形中心O的离子源向平面abcd内各个方向发射出大量带正电的粒子,所有粒子的初速度大小均相同,粒子在磁场中做圆周运动的半径恰好等于正方形的边长,不计粒子的重力以及粒子间的相互作用力。已知平行于ad方向向下发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界cd上某点离开磁场,下列说法正确的是( )
A. 粒子在该磁场中匀速圆周运动的周期为6t0
B. 粒子的比荷为
C. 粒子在磁场中运动的轨迹越长,对应圆弧的圆心角越大
D. 初速度方向正对四个顶点的粒子在磁场中运动时间最长
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【题目】如图(a), O、 N、 P 为直角三角形的三个顶点, ∠NOP=37°, OP 中点处固定一电量为 q1=2.0×10-8C 的正点电荷, M 点固定一轻质弹簧。 MN 是一光滑绝缘杆,其中 ON长为 a=1m,杆上穿有一带正电的小球(可视为点电荷),将弹簧压缩到 O 点由静止释放,小球离开弹簧后到达 N 点的速度为零。沿 ON 方向建立坐标轴(取 O 点处 x=0),图(b)中Ⅰ和Ⅱ图线分别为小球的重力势能和电势能随位置坐标 x 变化的图像,其中 E0=1.24×10-3J, E1=1.92×10-3J, E2=6.2×10-4J。(静电力恒量 k=9.0×109N·m2/C2,取 sin37°=0.6, cos37°=0.8,重力加速度 g=10m/s2)
(1)求电势能为 E1时小球的位置坐标 x1和小球的质量 m;
(2)已知在 x1处时小球与杆间的弹力恰好为零,求小球的电量 q2;
(3)求小球释放瞬间弹簧的弹性势能 E
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【题目】某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻。
A.待测干电池一节,电动势约为1.5 V,内阻约几欧姆
B.直流电压表V,量程为3 V,内阻非常大
C.定值电阻
D.电阻箱R
E.导线和开关
根据如图甲所示的电路连接图进行实验操作。多次改变电阻箱的阻值,记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U。在坐标系中描出的坐标点如图乙所示。
(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则与R的关系式为____________
(2)在坐标纸上画出关系图线
(3)根据图线求得斜率,截距
(保留两位有效数字)
(4)根据图线求得电源电动势E=______V,内阻 (保留三位有效数字)
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【题目】如图所示,半径为R 的光滑半园形轨道CDE 在竖直平面内与光滑水平轨道AC相切于C点,水平轨道AC 上有一轻质弹簧处于自由状态,弹簧左端连接在固定的挡板上,弹簧的右端B与轨道最低点C 的距离为4R。现用一个质量为m的小球将弹簧压缩(不栓接),当压缩至F点(图中未画出) 时,将小球由静止释放,小球经过BCDE 轨道抛出后恰好落在B点,已知重力加速度为g, 求:
(1) 求小球经过E 点时的速度;
(2) 将弹簧压至F 点时的弹性势能;
(3) 若水平轨道BC 段有摩擦,小球仍从F 点静止释放,要使小球能滑上半圆形CDE 轨道且不脱轨,求小球BC 段动摩擦因数μ的取值范围。
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【题目】下列说法中正确的是:( )
A. 弹簧振子的运动是简谐运动 B. 简谐运动就是指弹簧振子的运动
C. 简谐运动是匀变速运动 D. 单摆简谐运动的回复力是重力和拉力的合力
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【题目】2018 年 11 月 16 日,第 26 届国际计量大会上通过了关于“修订国际单位制( SI)”的决议,根据决议, 4 个SI基本单位的定义将改用普朗克常数、基本电荷常数、玻尔兹曼常数和阿伏伽德罗常数定义。下列属于基本物理量的是( )
A. 力 B. 质量 C. 速度 D. 电荷量
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【题目】采用伏安法测量电源电动势E和内阻r时,由于电表因素带来了实验的系统误差.某研究性学习小组对此实验进行改进,设计出如图所示的测量电源电动势E和内电阻r的电路,E′是辅助电源,A、B两点间有一灵敏电流计G.
①请你补充实验步骤:
i 闭合开关S1、S2,调节R和R′使得灵敏电流计G的示数为零,这时,A、B两点的电势φA、φB的关系是φA______φB(选填“大于”、“小于”或“等于”),读出电流表和电压表的示数I1和U1,其中I1______(选填“大于”、“小于”或“等于”)通过电源E的电流.
ii 改变滑动变阻器R、R′的阻值,重新使得______,读出______.
②由上述步骤中测出的物理量,可以得出电动势E表达式为______________、内电阻r的表达式为___________.
③该实验中E测______E真(选填“大于”、“小于”或“等于”),r测______r真(选填“大于”、“小于”或“等于”)
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【题目】太阳能汽车是靠太阳能来驱动的汽车.当太阳光照射到汽车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动汽车前进.设汽车在平直的公路上由静止开始匀加速行驶,经过时间t,速度为v时功率达到额定功率,并保持不变.之后汽车又继续前进了距离s,达到最大速度vmax.设汽车质量为m,运动过程中所受阻力恒为f,则下列说法正确的是( )
A. 汽车的额定功率为fvmax
B. 汽车匀加速运动过程中,克服阻力做功为fvt
C. 汽车从静止开始到速度达到最大值的过程中,牵引力所做的功为
D. 汽车从静止开始到速度达到最大值的过程中,合力所做的功为
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