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如图所示,固定斜面足够长,斜面与水平面的夹角α=30°,一质量为3m的“L”型工...

如图所示,固定斜面足够长,斜面与水平面的夹角α=30°,一质量为3m的“L”型工件沿斜面以速度v0匀速向下运动,工件上表面光滑,其下端连着一块挡板。某时,一质量为m的小木块从工件上的A点,沿斜面向下以速度v0滑上工件,当木块运动到工件下端时(与挡板碰前的瞬间),工件速度刚好减为零,后木块与挡板第1次相碰,以后每隔一段时间,木块就与工件挡板碰撞一次。已知木块与挡板都是弹性碰撞且碰撞时间极短,木块始终在工件上运动,重力加速度为g。求:

(1)木块滑上工件时,木块、工件各自的加速度大小。

(2)木块与挡板第1次碰撞后的瞬间,木块、工件各自的速度大小。

(3)木块与挡板第1次碰撞至第nn=2,3,4,5,…)次碰撞的时间间隔及此时间间隔内木块和工件组成的系统损失的机械能△E

 

(1), (2)v1=-2v0。v2=2v0 (3)ΔE=24(n-1)mv02(n=2,3,4,5,……) 【解析】(1)设工件与斜面间的动摩擦因数为μ,木块加速度为a1,工件加速度为a2。 对木块,由牛顿第二定律可得:mgsinα=ma1① 对工件,由牛顿第二定律可得:μ(3m+m)gcosα-3 mgsinα=3ma2 ② 工件匀速运动时,由平衡条件可得:μ·3mgcosα=3 mgsinα③ 由①②③式解得:a1=④ a2= ⑤ (2)设碰挡板前木块的速度为v,由动量守恒定律可得: 3mv0+mv0=mv ⑥ 由⑥式解得:v=4v0 ⑦ 木块以v与挡板发生弹性碰撞,设碰后木块速度为v1,工件速度为v2,由动量守恒定律可得: mv= mv1+ 3m·v2 ⑧ 由能量守恒得: ⑨ 由⑥⑦⑧⑨式联立解得:v1=-2v0 ⑩ v2=2v0 (3)第1次碰撞后,木块以2 v0沿工件向上匀减速运动,工件以2 v0沿斜面向下匀减速运动,工件速度再次减为零的时间:t= 木块的速度v1’=-2v0+a1t=4v0 此时,木块的位移:x1=-2v0t+a1t2= 工件的位移:x2=2v0t-a2t2= 即木块、工件第2次相碰前瞬间的速度与第1次相碰前瞬间的速度相同,以后木块、工件重复前面的运动过程,则第1次与第n次碰撞的时间间隔: Δt=(n-1)t=(n=2,3,4,5,……) 木块、工件每次碰撞时,木块和工件的总动能都相等,Δt时间内木块、工件减少的机械能等于木块、工件减少的重力势能:ΔE=4mg(n-1)x2sin30° 由式解得:ΔE=24(n-1)mv02(n=2,3,4,5,……)  
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考点分析:
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如图所示,在平面直角坐标系xOy的第四象限有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,第一象限有与y轴正方向相反的大小为E的匀强电场。一带正电的粒子从y 轴上的P(0,8)点,以初速度v0=3×l04m/s沿x轴正方向射入匀强电场,经过x轴上的Q(12,0)点后恰好垂直打到y轴负轴上的N点(图中未画出)。已知带电粒子的荷质比×l09C/kg,不计带电粒子所受重力。求:

(1)匀强电场E的大小。

(2)N点到O点的距离。

 

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某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、定值电阻等。

(1)使用多用电表粗测元件X的电阻,选择“×1” 欧姆档测量,示数如图(a)所示,读数______Ω,据此应选择图中的_______(选填“b”或“c”)电路进行实验。

(2)连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐___填 “增大”“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验。

(3)图(d)是根据实验数据做出的UI图线,由图可判断元件_____(填“X”或“Y”)是非线性元件。

(4)该小组还借助XY中的线性元件和阻值R=21Ω的定值电阻,测量待测电池组的电动势E和内阻r,如图(e)所示,闭合S1S2,电压表读数为3.00V,断开S2,电压表读数为1.00V,结合图(d)可算出E______V,r= _____Ω。(结果均保留两位有效数字,电压表为理想电压表)

 

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某同学利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律,器材为:铁架台,约50 cm的不可伸长的细线,带孔的小铁球,光电门和计时器(可以记录挡光的时间),量角器,刻度尺,游标卡尺。

实验前先查阅资料得到当地的重力加速度g,再将细线穿过小铁球,悬挂在铁架台的横杆上,在小铁球运动轨迹的最低点安装好光电门。将小铁球拉离竖直方向一定夹角后从静止释放,小铁球通过光电门的时间是t。依次测量摆线的长度、摆线与竖直方向的夹角θ及小铁球的直径d

(1)用20分度游标卡尺测量小铁球直径d,刻度线如图乙所示,则d____cm.

(2)某次实验测得小铁球通过光电门时记录的时间t =5.125×10-3s,由此得小铁球通过光电门的速度为_______m/s(保留2位有效数字)。

(3)若______等式在误差范围内成立,则验证了机械能守恒。(用题中物理量符号表示)

 

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在绝缘的水平桌面上有MNPQ两根平行的光滑金属导轨,导轨间的距离为l.金属棒abcd垂直放在导轨上,两棒正中间用一根长l的绝缘细线相连,棒ab右侧有一直角三角形匀强磁场区域,磁场方向竖直向下,三角形的两条直角边长均为l,整个装置的俯视图如图所示,从图示位置在棒ab上加水平拉力,使金属棒abcd向右匀速穿过磁场区,则金属棒ab中感应电流i和绝缘细线上的张力大小F随时间t变化的图象,可能正确的是(规定金属棒ab中电流方向由ab为正)

A.

B.

C.

D.

 

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中国火星探测计划是中国第一个火星探测计划,中国航天局与俄罗斯联邦航天局合作共同探索火星,2011年发射的萤火一号是计划中的首颗火星探测器。若萤火一号测得火星的半径是地球半径的,火星质量是地球质量的。已知地球表面的重力加速度是g,地球半径为R,某宇航员在地球表面竖直跳起的最大高度是h,忽略自转影响,下列说法正确的是

A. 火星密度是地球密度的

B. 火星表面的重力加速度是

C. 火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为

D. 该宇航员以与在地球上相同的初速度在火星上起跳后,能达到的最大高度是

 

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