【題目】(20分)某興趣小組設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)裝置,用來研究碰撞問題,其模型如題圖所示不用完全相同的輕繩將N個(gè)大小相同、質(zhì)量不等的小球并列懸掛于一水平桿、球間有微小間隔,從左到右,球的編號(hào)依次為1、2、3……N,球的質(zhì)量依次遞減,每球質(zhì)量與其相鄰左球質(zhì)量之比為kk1.1號(hào)球向左拉起,然后由靜止釋放,使其與2號(hào)球碰撞,2號(hào)球再與3號(hào)球碰撞……所有碰撞皆為無機(jī)械能損失的正碰.(不計(jì)空氣阻力,忽略繩的伸長,g10 m/s2

1)設(shè)與n+1號(hào)球碰撞前,n號(hào)球的速度為vn,n+1號(hào)球碰撞后的速度.

2)若N5,1號(hào)球向左拉高h的情況下,要使5號(hào)球碰撞后升高16k16 h小于繩長)問k值為多少?

3)在第(2)問的條件下,懸掛哪個(gè)球的繩最容易斷,為什么?

【答案】(1vn-1=

2k=

3)懸掛1號(hào)球的繩最容易斷.

【解析】(1)設(shè)n號(hào)球質(zhì)量為m,n+1,碰撞后的速度分別為取水平向右為正方向,據(jù)題意有n號(hào)球與n+1號(hào)球碰撞前的速度分別為vn0、mn+1

根據(jù)動(dòng)量守恒,有 1

根據(jù)機(jī)械能守恒,有= 2

由(1)、(2)得

設(shè)n+1號(hào)球與n+2號(hào)球碰前的速度為En+1

據(jù)題意有vn-1=

vn-1== 3

2)設(shè)1號(hào)球擺至最低點(diǎn)時(shí)的速度為v1,由機(jī)械能守恒定律有

4

v1= 5

同理可求,5號(hào)球碰后瞬間的速度

6

由(3)式得 7

N=n=5時(shí),v5= 8

由(5)、(6)、(8)三式得

k= 9

3)設(shè)繩長為l,每個(gè)球在最低點(diǎn)時(shí),細(xì)繩對(duì)球的拉力為F,由牛頓第二定律有

10

11

11)式中Eknn號(hào)球在最低點(diǎn)的動(dòng)能

由題意1號(hào)球的重力最大,又由機(jī)械能守恒可知1號(hào)球在最低點(diǎn)碰前的動(dòng)能也最大,根據(jù)(11)式可判斷在1號(hào)球碰前瞬間懸掛1號(hào)球細(xì)繩的張力最大,故懸掛1號(hào)球的繩最容易斷.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩車廂的質(zhì)量相同,且到P點(diǎn)距離相等,其中某一個(gè)車廂內(nèi)有一人拉動(dòng)繩子使車廂相互靠近.若不計(jì)繩子質(zhì)量及車與軌道間的摩擦,下列對(duì)于哪個(gè)車廂有人的判斷中,正確的是( )

A.先開始運(yùn)動(dòng)的車廂內(nèi)有人
B.后開始運(yùn)動(dòng)的車廂內(nèi)有人
C.先到達(dá)P點(diǎn)的車廂內(nèi)沒人
D.不去稱質(zhì)量,無法確定哪個(gè)車廂內(nèi)有人

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一天小明同學(xué)居住的小區(qū)停電,電梯無法運(yùn)行,他只好步行從五樓走到一樓,此過程中重力做了6×103J的功,則(  )

A.小明的重力勢能減小了6×103JB.小明的重力勢能增加了6×103J

C.小明的動(dòng)能減小了6×103JD.小明的機(jī)械能增加了6×103J

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))從O點(diǎn)水平拋出,拋出后經(jīng)0.6s抵達(dá)斜面上端P處時(shí)速度方向與斜面平行.此后物塊緊貼斜面向下運(yùn)動(dòng),又經(jīng)過2s物塊到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為14m/s.已知固定斜面的傾角θ=37°(且sin37°=0.6,cos37°=0.8),g取10m/s2 . 試求:

(1)拋出點(diǎn)O與P點(diǎn)的豎直距離h;
(2)物塊A從O點(diǎn)水平拋出的初速度v0;
(3)物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下圖都是以時(shí)間為橫軸的圖象.一個(gè)物體作自由落體運(yùn)動(dòng),則關(guān)于此物體的x﹣t、v﹣t圖象說法正確的是( )

A.v﹣t圖象可能是乙圖
B.v﹣t圖象可能是丙圖
C.x﹣t圖象可能是甲圖
D.x﹣t圖象可能是丁圖

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為接在50 Hz低壓交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在一物體拖動(dòng)紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一條紙帶,圖中所示的是每打5個(gè)點(diǎn)所取的計(jì)數(shù)點(diǎn),但第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)沒有畫出.由圖中數(shù)據(jù)可求得:

(1)該物體的加速度大小為________m/s2.

(2)打第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)該物體的速度大小為________m/s.

(3)如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f52Hz,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,那么加速度的測量值與實(shí)際值相比________(偏大”“偏小不變”)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用如圖所示電路測定蓄電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻。蓄電池的內(nèi)阻較小,為防止調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路,電路中用了一個(gè)保護(hù)電阻R0。除蓄電池、電鍵和足量導(dǎo)線外,還有下列儀器可供選擇:

電流表A1(0~3A); 電流表A2(0~0.6A); 電壓表V1(0~3V);電壓表V2(0~15V);滑動(dòng)變阻器RP1(10Ω,2A); 滑動(dòng)變阻器RP2(1000Ω,1A);

定值電阻R01(阻值2Ω,額定功率5W);定值電阻R02(阻值10Ω,額定功率10W)

(1)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選用的儀器是(用符號(hào)表示)______________

(2)實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)將測得的數(shù)據(jù)畫成如圖的U—I圖線.由圖可知,該同學(xué)測得的電源的電動(dòng)勢E = ______ V,內(nèi)電阻r =_____ Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】ab是長為l的均勻帶電細(xì)桿,P1P2是位于ab所在直線上的兩點(diǎn),位置如圖所示。ab上電荷產(chǎn)生的電場在P1處的場強(qiáng)大小為E1,在P2處的場強(qiáng)大小為E2.則下列說法中正確的是( 。

A. 兩處的電場方向相反,E1E2

B. 兩處的電場方向相反,E1E2

C. 兩處的電場方向相同,E1E2

D. 兩處的電場方向相同,E1E2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(多選)如圖所示,P、Q兩點(diǎn)分別放置兩個(gè)電荷量相等的異種點(diǎn)電荷,它們連線的中點(diǎn)是ON、a、b是中垂線上的三點(diǎn),且Oa=2ObN處放置一負(fù)的點(diǎn)電荷,則(  )

A. a處的場強(qiáng)的大小小于b處的場強(qiáng)的大小

B. a處的電勢小于b處的電勢

C. a、O間的電勢差大于a、b間的電勢差的2倍

D. 電子在a處的電勢能大于電子在b處的電勢能

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