(2)全程由能量守恒得 E=magh-(ma+mb)v22=m0gh 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

把一只乒乓球從胸前的某個(gè)高度釋放,落到堅(jiān)硬的水泥地上,反彈后可以達(dá)到接近胸前釋放時(shí)的高度,但無(wú)論如何是不會(huì)超過(guò)這個(gè)高度的.同樣取一只剛性很好的金屬球,從相同高度釋放,反彈后也不會(huì)跳得更高,這是由能量守恒定律決定的.如果如圖所示那樣,把乒乓球放在金屬球上面,讓它們從原來(lái)高度落下,落地反彈以后,乒乓球會(huì)跳多高呢?也許你會(huì)感到吃驚,乒乓球比單獨(dú)下落跳得更高.這就是著名的超級(jí)球問(wèn)題!
若二球從高處釋放時(shí)球心連線處于豎直方向,且金屬球與地、球與球之間的相互作用均可看作是彈性的.則請(qǐng)結(jié)合所學(xué)的物理知識(shí)通過(guò)必要的計(jì)算,求出此時(shí)乒乓球能跳的高度大約是原高度的多少倍?
提示:
(1)可認(rèn)為金屬球質(zhì)量遠(yuǎn)大于乒乓球質(zhì)量;
(2)兩球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中均忽略空氣阻力.

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【解析】(1)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為

F=BIL=

當(dāng)速度穩(wěn)定時(shí),由平衡條件得

解得v=2m/s 

(2)由能量守恒定律得  

解得t=1s

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解析 (1)設(shè)木板第一次上升過(guò)程中,物塊的加速度為a物塊,由牛頓第二定律kmgsin θmgsin θma物塊

解得a物塊=(k-1)gsin θ,方向沿斜面向上

(2)設(shè)以地面為零勢(shì)能面,木板第一次與擋板碰撞時(shí)的速度大小為v1

由機(jī)械能守恒得:×2mv=2mgH

解得v1

設(shè)木板彈起后的加速度為a,由牛頓第二定律得:

a=-(k+1)gsin θ

木板第一次彈起的最大路程s1

木板運(yùn)動(dòng)的路程s+2s1

(3)設(shè)物塊相對(duì)木板滑動(dòng)距離為L

根據(jù)能量守恒mgHmg(HLsin θ)=kmgLsin θ

摩擦力對(duì)木板及物塊做的總功W=-kmgLsin θ

解得W=-

答案 (1)(k-1)gsin θ;方向沿斜面向上

(2) (3)-

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(1)通常用的游標(biāo)卡尺,在游標(biāo)上有20個(gè)小等分刻度,它們的總長(zhǎng)度為19mm,它的每一分度與主尺的最小分度1mm相差
1
20
mm.如圖所示為用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量一金屬鋼筆桿某處直徑時(shí)的示數(shù),則鋼筆桿此處的直徑為
1.055
1.055
cm.
(2)某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.頻閃儀每隔0.05s閃光一次,圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離,該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣?.8m/s2,小球質(zhì)量m=0.2kg,結(jié)果保留三位有效數(shù)字):
時(shí)刻 t2 t3 t4 t5
速度(m/s) 4.99 4.48 3.98 ?
①由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5=
3.48
3.48
m/s;
②從t2到t5時(shí)間內(nèi),重力勢(shì)能增量△Ep=
1.24
1.24
J,動(dòng)能減少量△Ek=
1.28
1.28
J;
③在誤差允許的范圍內(nèi),若△Ep與△Ek近似相等,從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.由上述計(jì)算得△E p
△E k  (選填“>”、“<”或“=”),造成這種結(jié)果的主要原因是
紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦以及空氣阻力的存在
紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦以及空氣阻力的存在

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光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間,利用光電計(jì)時(shí)器來(lái)探究合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系.
如圖2所示,水平面O點(diǎn)左側(cè)是光滑平面,右側(cè)是粗糙平面,彈簧的左端固定在豎直的墻壁上,彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)右端恰好在O點(diǎn),在O點(diǎn)固定光電門可以測(cè)出木塊通過(guò)O點(diǎn)的時(shí)間,木塊與彈簧不相連.現(xiàn)用木塊將彈簧壓縮一段距離,然后由靜止釋放,將彈簧壓縮的長(zhǎng)度x、木塊通過(guò)光電門的時(shí)間t、木塊在粗糙水平面上滑行的距離s記入表中.

實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6
壓縮量x/cm 10 15 20 25 30 35
時(shí)間t/s 0.100 0.067 0.050 0.040 0.033 0.029
距離s/m 0.50 1.13 2.00 3.12 4.50 6.13
(1)若木塊長(zhǎng)L,通過(guò)光電門時(shí)間t,則木塊通過(guò)光電門時(shí)的速度v0=
L
t
L
t
;
(2)從理論上講,木塊在粗糙水平面上滑動(dòng)的距離s和木塊通過(guò)光電門的時(shí)間t關(guān)系應(yīng)是s∝
t-2
t-2
;請(qǐng)你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在圖a所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性;
(3)選擇適當(dāng)?shù)奈锢砹吭趫Db所示的坐標(biāo)紙上作出能直觀反映木塊在粗糙水平面上滑行距離s與彈簧壓縮量x的關(guān)系圖象,根據(jù)圖象寫出的關(guān)系應(yīng)是s∝
x2
x2
;
(4)由能量守恒定律,彈簧的最大彈性勢(shì)能應(yīng)等于木塊在水平面上滑行中產(chǎn)生的總內(nèi)能,由此可以確定彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧壓縮量的關(guān)系應(yīng)是EP
x2
x2

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