【題目】某科技小組學習了反沖現(xiàn)象后,設計了以下實驗。
如圖甲所示,小車上固定一個右端開口的小管,管口剛好與小車右端對齊。小管內(nèi)裝有一根質(zhì)量可忽略不計的硬彈簧,小車與管的總質(zhì)量為M=0.2kg。將一個大小合適、質(zhì)量為m=0.05kg的小球壓入管內(nèi),管口的鎖定裝置既可控制小球不彈出,也可通過無線遙控解鎖。小球彈出時間極短,在管內(nèi)運動的摩擦可忽略。該小組利用此裝置完成以下實驗。
實驗一:測量彈簧儲存的彈性勢能
如圖乙所示,將該裝置放在水平桌面上,小車右端與桌面右端對齊,并在小車右端懸掛重錘線到地面,標記出O點。固定小車,解鎖后,小球水平飛出,落到地面上的A點。測得OA的距離為x=2.4m,小球拋出點的豎直高度為h=0.8m。取m/s2。
實驗二:對小車反沖距離的理論預測與實驗檢驗
如圖丙所示,將該裝置放在水平地面上靜止不動,解除鎖定,小球彈出瞬間小車向相反方向運動。已知地面對小車的阻力恒為車對地面壓力的k=0.3倍。該小組在實驗一的基礎上,先通過理論計算得出小車反沖距離的預測值為s,再通過實驗測得反沖距離的實際值為s'。
請根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)及所學知識解答以下問題:
(1)求小球鎖定時彈簧儲存的彈性勢能EP;
(2)請你幫助該小組計算小車反沖距離的預測值s;
(3)請分析說明根據(jù)現(xiàn)有信息能否預測s'與s的大小關系。
【答案】(1)0.9J(2)0.3m(3)不能預測s'與s的大小關系
【解析】
(1)小球彈出后做平拋運動,則
①
②
小球彈出前后瞬間,小球與彈簧系統(tǒng)機械能守恒,則
③
聯(lián)立①②③式可得
代入相關數(shù)據(jù)可得
EP=0.9J
(2)設向右方向為正,在小球彈出瞬間,小球與小車系統(tǒng)動量守恒、機械能守恒,則
④
⑤
小球彈出后,小車在阻力作用下逐漸減速為零的過程中,由動能定理得
⑥
聯(lián)立④⑤⑥式可得
⑦
代入相關數(shù)據(jù)可得
s=0.3m
(3)僅根據(jù)現(xiàn)有信息,不能預測s'與s的大小關系。理由如下:
第一,在實驗一中,上述計算彈簧儲存的彈性勢能EP時,由于沒有考慮小球平拋運動過程中所受阻力的影響,使得EP的預測值比實際值偏小,由⑦式可知預測值s將偏小;
第二,在實驗二中,上述預測計算時沒有考慮彈出小球過程中地面摩擦的影響,使得小車速度v2的預測值要比實際值偏大;同時,在上述預測計算中,也沒有考慮小車反沖過程中所受空氣阻力的因素,由⑥式可知,均致使預測值s偏大。
綜上,僅根據(jù)現(xiàn)有信息,無法比較上述偏差的大小關系,所以不能預測s'與s的大小關系。
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【題目】研究光電效應實驗電路圖如圖a所示,其光電流與電壓的關系如圖b所示.則下列說法中正確的是( 。
A.若把滑動變阻器的滑動觸頭向右滑動,光電流一定增大
B.圖線甲與乙是同一種入射光,且入射光甲的強度大于乙光的強度
C.由圖可知,乙光的頻率小于丙光的頻率
D.若將甲光換成丙光來照射鋅板,其逸出功將減小
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【題目】某同學手持籃球站在罰球線上,在裁判員示意后將球斜向上拋出,籃球剛好落入籃筐。從手持籃球到籃球剛好落入籃筐的過程中,已知空氣阻力做功為Wf,重力做功為WG,投籃時該同學對籃球做功為W;@球可視為質(zhì)點。則在此過程中
A.籃球在出手時刻的機械能最大
B.籃球機械能的增量為WG-Wf
C.籃球動能的增量為W+WG-Wf
D.籃球重力勢能的增量為W-WG+Wf
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【題目】如圖所示為氫原子的能級示意圖,一群氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),在向較低能級躍遷的過程中向外輻射光子,用這些光照射逸出功為1.90 ev的金屬銫,下列說法正確的是( )
A.金屬銫表面所逸出的光電子的初動能最大值為12.75eV
B.這群氫原子發(fā)出的光子均能使金屬銫發(fā)生光電效應
C.這群氫原子最多能發(fā)出6種不同頻率的光,其中從n=4能級躍遷到n=3 能級 所發(fā)出的光波長最長
D.金屬銫表面所逸出的光電子的初動能最大值為10.19eV
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【題目】雨滴下落時由于空氣阻力的作用,經(jīng)過一段加速后會趨近勻速下落。為解釋雨滴下落過程中的各種現(xiàn)象,某同學查閱資料發(fā)現(xiàn),若將雨滴視作半徑為r的球體,則在豎直下落過程中雨滴所受的阻力滿足公式,其中k為常數(shù),v為雨滴下落的速度大小。已知雨滴的密度為ρ,重力加速度為g.
(1)取雨滴由靜止開始下落的時刻作為計時起點,請在下面的v-t圖中定性畫出雨滴從高空開始下落后直至落地前的過程中,其速度隨時間的變化圖像(取豎直向下為正方向,且不考慮與其它雨滴的碰撞);
(2)若某一雨滴的半徑為rc,某時刻在豎直方向加速下落的速度大小為vc,求該時刻雨滴加速度的大小a;
(3)高空中的雨滴豎直下落后打在沙灘上會留下深淺不一的小坑,該同學查閱資料后認為坑的深淺取決于雨滴撞擊地面時的平均壓強。為簡化問題,雨滴撞擊地面時可視為圓柱體形狀,且撞擊時間極短,撞擊后的速度為零。請你幫助該同學推導此雨滴撞擊地面時平均壓強p的表達式(結果用ρ、g、k和 r表示)。
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【題目】如圖所示,兩個質(zhì)量分別為m1、m2的物塊A和B通過一輕彈簧連接在一起并放置于水平傳送帶上,水平輕繩一端連接A,另一端固定在墻上,A、B與傳送帶間動摩擦因數(shù)均為μ。傳送帶順時針方向轉(zhuǎn)動,系統(tǒng)達到穩(wěn)定后,突然剪斷輕繩的瞬間,設A、B的加速度大小分別為aA和aB,(彈簧在彈性限度內(nèi),重力加速度為g)則
A. , B. ,
C. , D. ,
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【題目】如圖所示,滑塊A和木板B靜止于光滑水平桌面上,B的上表面水平且足夠長,其左端放置一滑塊C,B、C間的動摩擦因數(shù)為,A、B由不可伸長的理想輕繩連接,繩子處于松弛狀態(tài),F(xiàn)在突然給一個向右的速度讓在上滑動,當的速度為時繩子剛好伸直,接著繩子被瞬間拉斷,繩子拉斷時的速度為,A、B、C的質(zhì)量分別為2m、3m、m。求:
(1)從C獲得速度開始經(jīng)過多長時間繩子被拉直;
(2)拉斷繩子造成的機械能損失;
(3)若B不是足夠長,欲使C不從B的右端滑下,木板B的長度至少為多少。
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【題目】跳傘運動員做低空跳傘表演.他在離地面224 m高處.由靜止開始在豎直方向上做自由落體運動.一段時間后,立即打開降落傘.以12.5m/s2的加速度勻減速下降.為了運動員的安全,要求運動員落地速度最大不得超過5 m/s(取g=10 m/s2).求:
(1)求運動員展開傘時離地面高度至少為多少?
(2)求運動員在空中的時間至少是多少?
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【題目】如圖所示,半徑和動能都相等的兩個小球相向而行,甲球質(zhì)量m甲大于乙球質(zhì)量m乙,水平面是光滑的,兩球做對心碰撞以后的運動情況可能是下述哪些情況( )
A.甲球速度為零,乙球速度不為零
B.兩球速度都不為零
C.乙球速度為零,甲球速度不為零
D.兩球都以各自原來的速率反向運動
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