三、计算题(本题共3小题,满分38分)(解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
15.(10分)如图甲所示,放在水平面上一质量为1Kg的物体受到与水平面成θ=37°、大小F=10N斜向上方的拉力作用下由静止开始运动。物体运动过程中,受到的空气阻力Ff与其运动速度大小v成正比,即:(式中各物理量单位均为国际制单位)。已知物体刚开始运动时的加速度大小为7m/s2,sin37°=0.6,g=10m/s2。则:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数为多大?
(2)物体在运动过程中的最大速度为多大?
(3)请在图乙中画出物体在运动过程中加速度
大小a与其运动速度大小v的关系图象。
16.(13分)如图所示,光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接,在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场。现有一质量为m、电荷量为+q的小球从水平轨道上A点由静止释放,小球运动到C点离开圆轨道后,经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方,如图所示,小球可视为质点,小球运动到C点之前电荷量保持不变,经过C点后电荷量立即变为零)。已知A、B间距离为2R,重力加速度为g,在上述运动过程中,求:
(1)小球经过C点的速度大小;
(2)小球经过半圆轨道上与圆心O等高处D点的速度大小;
(3)电场强度E的大小;
(4)小球在圆轨道上运动时的最大速率。