【題目】如圖所示,在光滑水平地面上,有一質(zhì)量m1 = 4.0kg的平板小車(chē),小車(chē)的右面有一固定的豎直擋板,擋板上固定一輕質(zhì)細(xì)彈簧。位于小車(chē)上A點(diǎn)處的質(zhì)量m2 = 1.0kg的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))與彈簧的左端相接觸但不連接,此時(shí)彈簧與木塊間無(wú)相互作用力。木塊與A點(diǎn)左側(cè)的車(chē)面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.40,木塊與A點(diǎn)右側(cè)的車(chē)面之間的摩擦可忽略不計(jì),F(xiàn)小車(chē)與木塊一起以v0 = 2.0m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng),小車(chē)將與其右側(cè)的豎直墻壁發(fā)生碰撞,已知碰撞時(shí)間極短,碰撞后小車(chē)以v1 = 1.0m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng),取g=10m/s2。
(1)求小車(chē)與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過(guò)程中小車(chē)動(dòng)量變化量的大。
(2)若彈簧始終處于彈性限度內(nèi),求彈簧的最大彈性勢(shì)能;
(3)當(dāng)m2第一次回到小車(chē)上A點(diǎn)時(shí),求m1和m2的速度各是多大;
(4)要使木塊最終不從小車(chē)上滑落,則車(chē)面A點(diǎn)左側(cè)粗糙部分的長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件?
【答案】(1)12kg·m/s(2)3.6J(3)-0.2m/s;2.8m/s ;1m/s(4)0.90m
【解析】(1)以v1的方向?yàn)檎较,則小車(chē)與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過(guò)程中,小車(chē)動(dòng)量變化量的大小為△p=m1v1-m1(-v0)=12kgm/s
(2)小車(chē)與墻壁碰撞后向左運(yùn)動(dòng),木塊與小車(chē)間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)將彈簧壓縮至最短時(shí),二者速度相等,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大,此過(guò)程中,二者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,設(shè)彈簧壓縮至最短時(shí),小車(chē)和木塊的速度大小為v,根據(jù)動(dòng)量守恒定律有:
m1v1-m2v0=(m1+m2)v
解得v=0.40m/s
設(shè)最大的彈性勢(shì)能為EP,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得
EP=m1v12+m2v02-(m1+m2)v2
解得EP=3.6J
(3)由動(dòng)量守恒:m1v1-m2v0=m1v3+m2v2
m1v12+m2v02=m1v32+m2v22
得v3=-0.2m/s v2=2.8m/s
v3=1m/s v2=-2m/s (舍去)
(4)根據(jù)題意,木塊被彈簧彈出后滑到A點(diǎn)左側(cè)某處與小車(chē)具有相同的速度v’時(shí),木塊將不會(huì)從小車(chē)上滑落,此過(guò)程中,二者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,
故有v’=v═0.40m/s
木塊在A點(diǎn)右側(cè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,而在A點(diǎn)左側(cè)相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中將克服摩擦阻力做功,設(shè)此過(guò)程中滑行的最大相對(duì)位移為L,根據(jù)功能關(guān)系有
μm2gL=m1v12+m2v02-(m1+m2)v’2
解得L=0.90m
即車(chē)面A點(diǎn)左側(cè)粗糙部分的長(zhǎng)度應(yīng)大于0.90m
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,豎直放置的U形管左端封閉,右端開(kāi)口,左、右兩管的橫截面積均為2cm2,在左管內(nèi)用水銀封閉一段長(zhǎng)為20cm、溫度為27℃的空氣柱(可看成理想氣體),左右兩管水銀面高度差為15cm,外界大氣壓為75cmHg。
①若向右管中緩慢注入水銀,直至兩管水銀面相平,求在右管中注入水銀的體積V(以cm3為單位);
②在兩管水銀面相平后,緩慢升高氣體的溫度,直至封閉空氣柱的長(zhǎng)度為開(kāi)始時(shí)的長(zhǎng)度,求此時(shí)空氣柱的溫度T。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖是小型電動(dòng)打夯機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)質(zhì)量為m=50 kg的重錘(重錘可視為質(zhì)點(diǎn))繞轉(zhuǎn)軸O勻速運(yùn)動(dòng),重錘轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R=0.5 m.電動(dòng)機(jī)連同打夯機(jī)底座的質(zhì)量為M=25 kg,重錘和轉(zhuǎn)軸O之間連接桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì),重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)重錘轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為多大時(shí),才能使打夯機(jī)底座剛好離開(kāi)地面?
(2)若重錘以上述的角速度轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)打夯機(jī)的重錘通過(guò)最低位置時(shí),打夯機(jī)對(duì)地面的壓力為多大?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是5∶1,原線圈接入電壓為220 V的正弦交流電,各元件正常工作,一只理想二極管和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈上,如圖所示,電壓表和電流表均為理想交流電表,則下列說(shuō)法正確的是( )
A. 原、副線圈中的電流之比為5∶1
B. 電壓表的讀數(shù)約為31.11V
C. 若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為20Ω,則1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為2904J
D. 若將滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng),則兩電表讀數(shù)均減小
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,某種帶電粒子由靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為U1的電場(chǎng)加速后,射入水平放置、電勢(shì)差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,帶電粒子沿平行于兩板方向從兩板正中間射入,穿過(guò)兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計(jì)重力,不考慮邊緣效應(yīng))
A. d隨U1變化,d與U2無(wú)關(guān)
B. d與U1無(wú)關(guān),d隨U2變化
C. d隨U1變化,d隨U2變化
D. d與U1無(wú)關(guān),d與U2無(wú)關(guān)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,絕緣輕彈簧上端固定,下端拴著一帶正電小球Q,Q在A處時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài),Q可在C處?kù)o止。若將另一帶正電小球q固定在C點(diǎn)正下方某處時(shí),Q可在B處?kù)o止。現(xiàn)將Q從A處由靜止釋放,則Q從A運(yùn)動(dòng)到C處的過(guò)程中( 。
A. 小球Q加速度先減小后增大
B. 小球Q運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)速率最大
C. 小球Q的機(jī)械能不斷減小
D. 小球Q與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是10:1,原線圈接人電壓u=311sinlOOπt( V)的交流電,一理想二極管和一滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈上,電壓表和電流表均為理想交流電表,下列說(shuō)法正確的是
A. 電壓表的讀數(shù)為22V
B. 副線圈申交流電的頻率為25Hz
C. 若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng),電壓表讀數(shù)增大
D. 若滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值為lOΩ,則理想變壓器的輸入功率為24. 2W
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,兩根平行且足夠長(zhǎng)的粗糙金屬導(dǎo)軌,間距L=0.Sm,所在平面與水平面的夾角α=530,導(dǎo)軌間接有一阻值R= 2Ω的電阻,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。在兩平行虛線間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=lT。導(dǎo)體棒a的質(zhì)量m1=0.lkg,接入電路的電阻R1=1Ω;導(dǎo)體棒b的質(zhì)量m2=0.2kg,接人電路的電阻R2= 2Ω,它們均垂直導(dǎo)軌放置并始終與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.5,F(xiàn)從圖中的M、N處同時(shí)將導(dǎo)體棒a、b由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中它們均勻速穿過(guò)磁
場(chǎng)區(qū)域,且當(dāng)導(dǎo)體棒a剛出磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體棒b恰好進(jìn)入磁場(chǎng)。導(dǎo)體棒a、b電流間的相互作用忽略不計(jì),
sin530=0.8, cos530=0.6,g取1Om/ s2。求:
(1)導(dǎo)體棒a剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),流過(guò)電阻R的電流大小;
(2)導(dǎo)體棒a在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)的速度大;
(3)導(dǎo)體棒a、b穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,流經(jīng)電阻R的電荷量。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)放一直角桿MON,桿的水平部分粗糙,動(dòng)摩擦因數(shù),桿的豎直部分光滑。兩部分各套有質(zhì)量均為的小球A和B,A、B球間用細(xì)繩相連。初始A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài),已知知,,若A球在水平拉力的作用下向右緩慢地移動(dòng)1m(取),那么該過(guò)程中拉力F做功為( )
A. 14J
B. 10
C. 6J
D. 4J
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