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40kg的女孩骑自行车带30kg的男孩(如图所示),行驶速度2.5m/s。自行车...

40kg的女孩骑自行车带30kg的男孩(如图所示),行驶速度2.5m/s。自行车行驶时,男孩要从车上下来。

(1)他知道如果直接跳下来,他可能会摔跤,为什么?

(2)男孩要以最安全的方式下车,计算男孩安全下车的瞬间,女孩和自行车的速度。

(3)以自行车和两个孩子为系统,试比较计算在男孩下车前、后整个系统的动能值,并解释之

 

(1)如果直接跳下来,人具有和自行车相同的速度,脚着地后,脚的速度为零,由于惯性,上身继续向前倾斜,因此他可能会摔跤.所以他下来时用力往前推自行车,这样他下车时可能不摔跤. (2)4m/s. (3)在男孩下车前、后整个系统的动能值分别为250J和400J.因为男孩下车时用力向前推了自行车,对系统做了正功,使系统的动能增加了150J. 【解析】(1)如果直接跳下来,人具有和自行车相同的速度,脚着地后,脚的速度为零,由于惯性,上身继续向前倾斜,因此他可能会摔跤.所以他下来时用力往前推自行车,这样他下车时可能不摔跤. (2)男孩最安全的下车方式是:下车瞬间相对地的速度为零.男孩下车前后,对整体,取向左为正方向,由动量守恒定律有:(m1+m2+m3)v0=(m1+m2)v 得v=4m/s(m1表示女孩质量,m2表示自行车质量,m3表示男孩质量) (3)男孩下车前系统的动能  Ek=(m1+m2+m3)v02=(40+10+30)×(2.5)2J=250J 男孩下车后系统的动能  Ek′=(m1+m2)v2=(40+10)×42J=400J 男孩下车时用力向前了推自行车,对系统做了正功,使系统的动能增加了150J.  
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考点分析:
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如图,ABC三个木块的质量均为m,置于光滑的水平桌面上,BC之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不固连.将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把BC紧连,使弹簧不能伸展,以至于BC可视为一个整体.现A以初速度v0沿BC的连线方向朝B运动,与B相碰并粘合在一起.A ,B C一起运动一段时间以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使CAB分离.已知离开弹簧后C的速度恰好为v0.求弹簧释放的势能.

 

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如图1所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系:

先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,  白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O

接下来的实验步骤如下:

步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上。重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;

步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1A点由静止滚下,使它们碰撞,重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;

步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置MPNO点的距离,即线段OMOPON的长度

(1)对于上述实验操作,下列说法正确的是________

A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

B.斜槽轨道必须光滑

C.斜槽轨道末端必须水平

D.小球1质量应大于小球2的质量

(2)上述实验除需测量线段OMOPON的长度外,还需要测量的物理量有________

AAB两点间的高度差h1

BB点离地面的高度h2

C.小球1和小球2的质量m1m2

D.小球1和小球2的半径r

(3)当所测物理量满足表达式____________(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。如果还满足表达式______________(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞是弹性碰撞

(4)完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图2所示。在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤12的操作,得到两球落在斜面上的平均落点MPN。用刻度尺测量斜面顶点到MPN三点的距离分别为l1l2l3。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为___________(用所测物理量的字母表示)

 

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如图所示,在橄榄球比赛中,一个质量为95kg的橄榄球前锋以5m/s的速度跑动,想穿越防守队员到底线触地得分。就在他刚要到底线时,迎面撞上了对方两名质量均为75kg的队员,一个速度为2m/s,另一个为4m/s,然后他们就扭在了一起。

(1)他们碰撞后的共同速率是________(结果保留一位有效数字)

(2)在框中标出碰撞后他们动量的方向,并说明这名前锋能否得分:________

 

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在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M0.6kgm0.2kg的两个小球,中间夹着一个被压缩的具有Ep10.8J弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连),原来处于静止状态。现突然释放弹簧,球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R0.425m的竖直放置的光滑半圆形轨道,如图所示。g10m/s2。则下列说法正确的是( )

A. m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为3.4N·s

B. M离开轻弹簧时获得的速度为9m/s

C. 若半圆轨道半径可调,则球mB点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大而减小

D. 弹簧弹开过程,弹力对m的冲量大小为1.8 N·s

 

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如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m1m2的两物块AB相连接,并静止在光滑的水平面上。现使B瞬时获得水平向右的速度3m/s,以此刻为计时起点,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图象信息可得(  )

A. t1t3时刻两物块达到共同速度1m/s,且弹簧都处于伸长状态

B. t3t4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长

C. 两物体的质量之比为m1m212

D. t2时刻AB的动能之比为Ek1Ek281

 

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