设宇航员在某行星上从高32 m处自由释放一重物，测得在下落最后1 s内所通过的距离为14 m，则重物下落的时间是多少？该星球表面的重力加速度为多大？

【解析】：设物体下落的时间为t，星球表面的重力加速度为g，则h＝gt²①

h－14＝g(t－1)²②

由题意知h＝32 m，由①②解得t₁＝4 s，t₂＝ s(舍去)，所以t＝t₁＝4 s，g＝4 m/s².

 

质量m＝3×10⁶ kg的火车，在恒定的额定功率下，沿平直的轨道由静止开始出发，在运动过程中受到的阻力大小恒定，经过t＝10³ s后达到最大行驶速度v＝20 m/s，此时司机发现前方s＝4000 m处的轨道旁有山体塌方，便立即紧急刹车，这时附加的制动力为F₁＝9×10⁴ N，结果列车正好到达轨道毁坏处停下．试求：

⑴列车在行驶过程中所受的阻力大小．

⑵列车的额定功率．

⑶列车从开始运动到停下所经过的总路程

(2011年福建六校联考)人骑自行车由静到动，除了要增加人和车的动能以外，还要克服空气及其他阻力做功．为了测量人骑自行车的功率，第一小组进行了如下实验：在离出发线5 m、10 m、20 m、30 m、…70 m的地方分别划上8条计时线，每条计时线附近站几个学生，手持秒表测运动时间．听到发令员的信号后，受测者全力骑车由出发线启动，同时全体学生都开始计时．自行车每到达一条计时线，站在该计时线上的几个学生就停止计时，记下自行车从出发线到该条计时线的时间．实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值)，并计算出各段的平均速度：

运动距离s(m)	0	5	10	20	30	40	50	60	70
运动时间t(s)	0	2.4	4.2	6.3	7.8	9.0	10.0	11.0	12.0
各段速度(m/s)		2.08	2.78	4.76	6.67	8.33	10.0	10.0	10.0

 
第二小组通过测出自行车在各点的速度，作出了v—s图4－2－9.本次实验中，学生和自行车总质量约为75 kg，设运动过程中，学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比，整个过程中该学生骑车的功率P保持不变．

图4－2－9
(1)第一小组的学生通过分析认为：因为自行车在每一路段内的速度变化不是很大，因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度，则在20 m～30 m路段的平均阻力f₁与30 m～40 m路段的平均阻力f₂之比f₁∶f₂为多少？被测学生骑车的功率约为多少？速度为6 m/s时的加速度为多大？
(2)第二小组的学生结合图和曲线(曲线与横坐标在s＝40 m内所围的区域共56格)，测出的被测学生骑车的功率约为多少？

(17分)如图所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻．区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s.一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F＝0.5v＋0.4(N)(v为金属棒速度)的水平外力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大．(已知：l＝1 m，m＝1 kg，R＝0.3 Ω，r＝0.2 Ω，s＝1 m)

 

 

 

 

 

 

 

 

 (1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；

(2)求磁感应强度B的大小；

(3)若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v＝v₀－x，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？

(4)若在棒未出磁场区域时撤出外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对应的各种可能的图线．

 

（13分）如图所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻．区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s．一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F＝0.5v＋0.4(N)(v为金属棒速度)的水平外力作用，从磁场的左边界由静止开始向右运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大．(已知：l＝1 m，m＝1 kg，R＝0.3 Ω，r＝0.2 Ω，s＝1 m)

(1)求磁感应强度B的大小；

(2)若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v＝v₀－x   (v₀是撤去外力时，金属棒速度)，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？

(3)若在棒未出磁场区域时撤出外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对应的各种可能的图线．