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一位同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系,他的實驗如下:在離地面高度為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸.當(dāng)彈簧處于自然長度時,小鋼球恰好在桌子邊緣,如圖所示.讓小鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行后落到水平地面上,水平距離為s.
(1)請你推導(dǎo)出彈簧彈性勢能Ep與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h、水平距離s等物理量的關(guān)系式:__________.
(2)彈簧的壓縮量x與對應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗數(shù)據(jù)如下表所示:
彈簧的壓縮量x(cm) | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 |
鋼球飛行的水平距離s(m) | 1.01 | 1.50 | 2.01 | 2.48 | 3.01 | 3.50 |
根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù),請你猜測彈簧的彈性勢能Ep與彈簧的壓縮量x之間的關(guān)系,并說明理由: __________________________ __________________ _______________
_________________________________ _______________________________ ___
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若規(guī)定向東方向為位移的正方向,今有一個皮球停在水平面上某處,輕輕踢它一腳,使它向東做直線運動,經(jīng)5 m時與墻相碰后又向西做直線運動,經(jīng)7 m而停下.則上述過程中皮球通過的路程和位移分別是
A.12 m;2 m B.12 m;-2 m?
C.-2 m;2 m D.2 m;2 m
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一束白光從玻璃里射入稀薄空氣中,已知玻璃的折射率為1.53,求入射角為下列兩種情況時,光線的折射角各為多少?
(1)入射角為50°;
(2)入射角為30°。
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玻璃棱鏡ABCD可以看成是如圖所示的ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成,一束從面AD入射的光線在棱鏡中的折射光線ab與AD面的夾角60°,已知光在真空的速度c=3×108m/s,玻璃的折射率n=1.5。求:
(1)這束入射光的入射角多大?(用反三角函數(shù)表示)
(2)光在棱鏡中的傳播速度多大?
(3)該束光線第一次從CD面出射時的折射角以及此出射光線的偏向角(射出棱鏡的的光線與射入棱鏡的的光線之間的夾角)多大?
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荷蘭科學(xué)家惠更斯在研究物體碰撞問題時做出了突出的貢獻.惠更斯所做的碰撞實驗可簡化為:三個質(zhì)量分別為m、m、m的小球,半徑相同,并排懸掛在長度均為L的三根平行繩子上,彼此相互接觸,F(xiàn)把質(zhì)量為m的小球拉開,上升到H高處釋放,如圖所示,已知各球間碰撞時同時滿足動量守恒定律和機械能守恒定律,且碰撞時間極短,H遠小于L,不計空氣阻力。
若三個球的質(zhì)量相同,則發(fā)生碰撞的兩球速度交換,試求此時系統(tǒng)的運動周期。
若三個球的質(zhì)量不同,要使球1與球2、球2與球3相碰之后,三個球具有同樣的動量,則m∶m∶m應(yīng)為多少?它們上升的高度分別為多少?
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三個完全相同的金屬環(huán),把它的相互正交,并把正交點焊接,成為球形骨架,如圖3(a)所示,設(shè)圓環(huán)電阻大小為r,求AC間的總電阻(A、B、C、D、E、F為六個正交焊接點)。
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如圖所示,AB和CD是足夠長的平行光滑導(dǎo)軌,其間距為l,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ。整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中。AC端連有電阻值為R的電阻。若將一質(zhì)量M,垂直于導(dǎo)軌的金屬棒EF在距BD端s處由靜止釋放,在EF棒滑至底端前會有加速和勻速兩個運動階段。今用大小為F、方向沿斜面向上的恒力把EF棒從BD位置由靜止推至距BD端s處,突然撤去恒力F,棒EF最后又回到BD端。(金屬棒、導(dǎo)軌的電阻均不計)求:
(1)EF棒下滑過程中的最大速度;
(2)EF棒自BD端出發(fā)又回到BD端的整個過程中,有多少電能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能?
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利用超聲波遇到物體發(fā)生反射,可測定物體運動的有關(guān)參量,圖(a)中儀器A和B通過電纜線連接,B為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置,儀器A和B提供超聲波信號源而且能將B接收到的超聲波信號進行處理并在屏幕上顯示其波形。
現(xiàn)固定裝置B,并將它對準(zhǔn)勻速行駛的小車C,使其每隔固定時間T0發(fā)射一短促的超聲波脈沖,如圖(b)中幅度較大的波形,反射波滯后的時間已在圖中標(biāo)出,其中T和△T為已知量,另外還知道該測定條件下超聲波在空氣中的速度為v0,根據(jù)所給信息求小車的運動方向和速度大小。
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如圖所示,實線和虛線分別表示一列簡諧橫波在傳播方向上相距3m的兩點P和Q的振動圖象,若P點離波源比Q近,則該波的波長值可能為:( )
A: B: C: D:
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一質(zhì)量為50 kg的男孩在距離河流40 m高的橋上做"蹦極跳",未拉伸前長度AB為15 m的彈性繩一端縛著他的雙腳.另一端則固定在橋上的A點,如圖所示,然后男孩從橋面下墜直至貼近水面的最低點D,假定繩在整個運動過程中遵守胡克定律,不考慮空氣阻力、男孩的大小和繩的質(zhì)量忽略不計(g取10 m/s2),且男孩的速率v跟下墜的距離s的變化如圖所示.男孩在C點時的速率最大.
(1)當(dāng)男孩在D點時,求繩儲存的彈性勢能;
(2)繩的勁度系數(shù)是多少?
(3)就男孩在AB、 BC和CD期間的運動,試討論作用于男孩的力;
(4)從繩剛開始拉伸,直至男孩到達最低點D,男孩的運動可視為簡諧運動,他的平衡位置離橋墩有多遠?求他的振幅;
(5)求男孩由C下墜至D所需時間.(簡諧運動的周期公式為)
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