【題目】動(dòng)能定理描述了力對物體作用在空間上累積的效果,動(dòng)量定理則描述了力對物體作用在時(shí)間上累積的效果,二者是力學(xué)中的重要規(guī)律。
(1)如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的物體,初速度為v0,在水平合外力F(恒力)的作用下,運(yùn)動(dòng)一段距離x后,速度變?yōu)?/span>vt。請根據(jù)上述情境,利用牛頓第二定律推導(dǎo)動(dòng)能定理,并寫出動(dòng)能定理表達(dá)式中等號兩邊物理量的物理意義。
(2)在一些公共場合有時(shí)可以看到,“氣功師”平躺在水平地面上,其腹部上平放著一塊大石板,有人用鐵錘猛擊大石板,石板裂開而人沒有受傷。現(xiàn)用下述模型分析探究。
若大石板質(zhì)量為M=80kg,鐵錘質(zhì)量為m=5kg。鐵錘從h1=1.8m高處由靜止落下,打在石板上反彈,當(dāng)反彈達(dá)到最大高度h2=0.05m時(shí)被拿開。鐵錘與石板的作用時(shí)間約為t1=0.01s。由于緩沖,石板與“氣功師”腹部的作用時(shí)間較長,約為t2=0.5s,取重力加速度g=10m/s2。請利用動(dòng)量定理分析說明石板裂開而人沒有受傷的原因。
【答案】見解析
【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律F=ma
運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律 vt2-v02=2ax
解得合外力做功 即動(dòng)能定理;
W=Fx表示物體所受合外力對物體所做的功,表示該過程中物體動(dòng)能的變化。
(2)鐵錘打擊石板時(shí)的速度 ,解得v1=6m/s
鐵錘反彈時(shí)的速度,解得v2=1m/s
在鐵錘與石板的碰撞過程中,取豎直向上為正方向,對鐵錘,由動(dòng)量定理:
(F1-mg)t1=mv2-(-mv1)
解得
對石板,由動(dòng)量定理(F2-Mg)t2-F1t1=0
解得
在鐵錘與石板的碰撞過程中,鐵錘對石板的作用力較大,超過了石板承受的限度,因而石板裂開。在作用前后,石板對人的作用力較小,其變化也較小,沒有超過人能承受的限度,因而沒有受傷。
年級 | 高中課程 | 年級 | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】A球由高樓頂自由下落,當(dāng)它下落高度為5m時(shí),B球在樓頂下方離樓頂15m處自由下落,兩球同時(shí)落地.求:(取 g=10m/s2)
(1)B球開始下落時(shí)A球的速度.
(2)樓頂距地面的高度.
(3)B球落到地面的時(shí)間.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,質(zhì)量為M的框架放在水平地面上,一輕質(zhì)彈簧上端固定在框架上,下端拴一質(zhì)量為m的小球,將小球向下拉動(dòng)一段距離后釋放,在小球向上運(yùn)動(dòng)的過程中,框架恰好沒有跳起。則下列說法正確的是( )
A. 框架、彈簧、小球構(gòu)成的系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)
B. 當(dāng)彈簧處于原長時(shí),小球速度最大
C. 只有彈力和重力做功,小球機(jī)械能守恒
D. 小球的加速度大小為 的瞬間,框架對地面壓力為零
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,在直角坐標(biāo)系0≤x≤L區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,右側(cè)有一個(gè)以點(diǎn)(3L,0)為中心、邊長為2L的正方形區(qū)域,其邊界ab與x軸平行,正方形區(qū)域與x軸的交點(diǎn)分別為M、N.在該正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,現(xiàn)有一質(zhì)量為m,帶電量為e的電子,從y軸上的A點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向射入電場,飛出電場后從M點(diǎn)以與x軸夾角為30°的方向進(jìn)入正方形區(qū)域,并恰好從d點(diǎn)射出.
(1)求勻強(qiáng)電場E的大小;
(2)求勻強(qiáng)磁場B的大小;
(3)若當(dāng)電子到達(dá)M點(diǎn)時(shí),在正方形區(qū)域換加如圖乙所示周期性變化的磁場(以垂直于紙面向外為磁場正方向),最后電子運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后從N點(diǎn)飛出,求正方形磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B0大小的表達(dá)式、磁場變化周期T與B0的關(guān)系式.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N,以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,運(yùn)行的半圓軌跡如圖中虛線所示.下列表述正確的是( )
A. M帶負(fù)電,N帶正電
B. M的速率小于N的速率
C. 洛倫茲力對M、N做正功
D. M的運(yùn)行時(shí)間等于N的運(yùn)行時(shí)間
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某課外活動(dòng)小組將鋅片和銅片插入一個(gè)西紅柿中,用電壓表測量到銅片與鋅片間電壓為0.30V,然后又將這樣的西紅柿電池10個(gè)串聯(lián)成電池組(n個(gè)相同電池串聯(lián)時(shí),總電動(dòng)勢為nE,內(nèi)電阻為nr),與一個(gè)額定電壓為1.5V、額定功率為1W的小燈泡相連接,小燈泡不發(fā)光,量得小燈泡兩端的電壓為0.30V,對此現(xiàn)象的解說正確的是( )
A.西紅柿電池組的內(nèi)阻太大
B.西紅柿電池組的電動(dòng)勢小于小燈泡的額定電壓
C.西紅柿電池組在供電時(shí)電流太小
D.西紅柿電池組的電動(dòng)勢大于小燈泡的額定電壓,小燈泡已燒毀
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,直線A是電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線,直線B、C分別是電阻R1、R2的兩端電壓與電流的關(guān)系圖線,若這兩個(gè)電阻分別接到這個(gè)電源上,則( )
A. R1接在電源上時(shí),電源的效率高
B. R2接在電源上時(shí),電源的效率高
C. R1接在電源上時(shí),電源的輸出功率大
D. 電源的輸出功率一樣大
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一輕彈簧的一端固定在傾角為的固定光滑斜面的底部,另一端和質(zhì)量為m的小物塊a相連,如圖所示質(zhì)量為的小物塊b緊靠a靜止在斜面上,此時(shí)彈簧的壓縮量為,從t=0時(shí)開始,對b施加沿斜面向上的外力,使b始終做勻加速直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一段時(shí)間后,物塊a、b分離;再經(jīng)過同樣長的時(shí)間,b距其出發(fā)點(diǎn)的距離恰好也為,彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi),重力加速度大小為,求
(1)彈簧的勁度系數(shù);
(2)物塊b加速度的大;
(3)在物塊a、b分離前,外力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系式.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈,原、副線圈都只取該線圈的某部分,一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示,其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝;原線圈為1100匝,接在有效值為220V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí),負(fù)載R上的功率為2.0kW。設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1,負(fù)載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的,則U2和I1分別約為:
A. 240V和5.3A
B. 240V和9.1A
C. 380V和5.3A
D. 380V和9.1A
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com