【題目】某游樂(lè)園入口旁有一鯨魚(yú)噴泉，在水泵作用下會(huì)從鯨魚(yú)模型背部噴出豎直向上的水柱，將站在沖浪板上的玩偶模型托起，懸停在空中，伴隨著音樂(lè)旋律，玩偶模型能夠上下運(yùn)動(dòng)，非常引人駐足，如圖所示。這一景觀可做如下簡(jiǎn)化，假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出；設(shè)同一高度水柱橫截面上各處水的速率都相同，沖浪板底部為平板且其面積大于水柱的橫截面積，保證所有水都能?chē)姷經(jīng)_浪板的底部。水柱沖擊沖浪板前其水平方向的速度可忽略不計(jì)，沖擊沖浪板后，水在豎直方向的速度立即變?yōu)榱�，在水平方向朝四周均勻散開(kāi)。已知玩偶模型和沖浪板的總質(zhì)量為M，水的密度為ρ，重力加速度大小為g，空氣阻力及水的粘滯阻力均可忽略不計(jì)。

（1）試計(jì)算玩偶模型在空中懸停時(shí)，水對(duì)沖浪板的沖擊力大小和噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；

（2）實(shí)際上當(dāng)我們仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)噴出的水柱在空中上升階段并不是粗細(xì)均勻的，而是在豎直方向上一端粗一端細(xì)，請(qǐng)你分析上升階段的水柱是上端較粗還是下端較粗，并說(shuō)明水柱呈現(xiàn)該形態(tài)的原因。

（3）由于水柱頂部的水與沖浪板相互作用的時(shí)間很短，因此在分析水對(duì)沖浪板的作用力時(shí)可忽略這部分水所受的重力作用。求玩偶在空中懸停時(shí)，其底面相對(duì)于噴口的高度。

【答案】（1） （2）水柱上端較粗，下端較細(xì)。任意橫截面流速相等，下端水柱速度較上端水柱的速度大，由Q=Sv,（S為水柱截面積，v為水柱中水的流速）可知，上端水柱截面較大。 （3）

【解析】（1）①玩偶處在空中靜止，此時(shí)受重力與水向上的推力，由二力平衡可知F＝Mg

②設(shè)時(shí)間內(nèi)，從噴口噴出的水的體積為，質(zhì)量為，

則，

由以上兩式得，單位時(shí)間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為

（2）水柱上端較粗，下端較細(xì)。任意橫截面流速相等，下端水柱速度較上端水柱的速度大，由Q=Sv,（S為水柱截面積，v為水柱中水的流速）可知，上端水柱截面較大。

（3）設(shè)玩具懸停時(shí)其底面相對(duì)于噴口的高度為，水從噴口噴出后到達(dá)玩具底面時(shí)的速度大小為。

對(duì)于時(shí)間內(nèi)噴出的水，有能量守恒定律得

在高度處， 時(shí)間內(nèi)噴射到玩具底面的水沿豎直方向的動(dòng)量變化量的大小為

設(shè)水對(duì)玩具的作用力的大小為F，根據(jù)動(dòng)量定理有

由于玩具在空中懸停，由力的平衡條件得

聯(lián)立以上各式得

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖,水平桌面上固定有一半徑為R的光滑金屬細(xì)圓環(huán),環(huán)面水平,圓環(huán)總電阻為r;空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向下;一長(zhǎng)度為2R、電阻可忽略的導(dǎo)體棒AC置于圓環(huán)左側(cè)并與環(huán)相切,切點(diǎn)為棒的中點(diǎn)。一拉力作用于棒中點(diǎn)使其以恒定加速度a從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中棒與圓環(huán)接觸良好。下列說(shuō)法正確的是

A．棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在棒中由A流向C

B．棒通過(guò)整個(gè)圓環(huán)所用的時(shí)間為

C．棒經(jīng)過(guò)環(huán)心時(shí)流過(guò)棒的電流為

D．棒經(jīng)過(guò)環(huán)心時(shí)所受安培力的大小為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，空間中存在著由一固定的負(fù)點(diǎn)電荷Q（圖中未畫(huà)出）產(chǎn)生的電場(chǎng)。另一正點(diǎn)電荷q僅在電場(chǎng)力作用下沿曲線MN運(yùn)動(dòng)，在M點(diǎn)的速度大小為v0，方向沿MP方向，到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度大小為v，且v< v0，則

A. Q一定在虛線MP下方

B. M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高

C. q在M點(diǎn)的電勢(shì)能比在N點(diǎn)的電勢(shì)能小

D. q在M點(diǎn)的加速度比在N點(diǎn)的加速度小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】現(xiàn)有兩個(gè)電阻元件，其中一個(gè)是由金屬材料制成的，它的電阻隨溫度的升高而增大，而另一個(gè)是由某種半導(dǎo)體材料制成的，其電阻隨溫度的升高而減小�，F(xiàn)對(duì)其中一個(gè)元件進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)中可供選擇的儀器為：

A.電壓表V1(0～3V，內(nèi)阻30kΩ）

B.電流表A1(0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω）

C.電流表A2(0～030mA，內(nèi)阻約20Ω）

D.滑動(dòng)變阻器R1(100Ω，1A)

E.滑動(dòng)變阻器R2(10Ω，5A)

F.電池(3V，內(nèi)阻不計(jì))

G.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干

測(cè)得通過(guò)其中的電流與加在它兩端的電壓數(shù)據(jù)如下表所示：

(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇：_________；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇：___________(填字母序號(hào))；

(2)請(qǐng)?jiān)诜娇?/span>(a)中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖_________；

(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷元件R0可能是由________材料制成的；

(4)請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在(b)圖中作出I-U圖線_________；

(5)把元件接入如圖(c)所示的電路中，電源為所提供的器材中的F，閉合開(kāi)關(guān)后，電流表讀數(shù)為20.0mA，則此時(shí)定值電阻R的電功率_____________W。(保留兩位有效數(shù)字)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在跳板跳水比賽中，運(yùn)動(dòng)員的起跳過(guò)程可簡(jiǎn)化為：運(yùn)動(dòng)員走上跳板，將跳板從水平位置B壓到最低點(diǎn)C，跳板又將運(yùn)動(dòng)員向上彈起，直到運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A，然后運(yùn)動(dòng)員完成規(guī)定動(dòng)作落入水中，則下列說(shuō)法正確的是

A. 運(yùn)動(dòng)員在下壓跳板運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)C時(shí)，其所受外力的合力為0

B. 運(yùn)動(dòng)員從B到C過(guò)程中，動(dòng)能一直在減小

C. 運(yùn)動(dòng)員從B到C過(guò)程中，跳板的彈性勢(shì)能一直在增加

D. 在從C到A的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員始終處于超重狀態(tài)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】質(zhì)量為m的小球被系在輕繩一端，在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。在圓心處連接有力傳感器，用來(lái)測(cè)量繩子上的拉力，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球受到空氣阻力的作用，空氣阻力隨速度減小而減小。某一時(shí)刻小球通過(guò)軌道的最低點(diǎn)，傳感器的示數(shù)為7mg，此后小球繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周恰能通過(guò)最高點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是

A. 到最高點(diǎn)過(guò)程克服空氣阻力做功

B. 到最高點(diǎn)過(guò)程克服空氣阻力做功

C. 再次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)力傳感器的示數(shù)為5

D. 再次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)力傳感器的示數(shù)大于5

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】為研究運(yùn)動(dòng)物體所受的空氣阻力，某研究小組的同學(xué)找來(lái)一個(gè)傾角為θ、表面平整且足夠長(zhǎng)的斜面體和一個(gè)滑塊，并在滑塊上固定一個(gè)高度可升降的風(fēng)帆，如圖甲所示。讓帶有風(fēng)帆的滑塊從靜止開(kāi)始沿斜面下滑，下滑過(guò)程帆面與滑塊運(yùn)動(dòng)方向始終垂直。假設(shè)滑塊和風(fēng)帆總質(zhì)量為m。滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，帆受到的空氣阻力與帆的運(yùn)動(dòng)速率成正比，即。

(1)寫(xiě)出滑塊下滑的最大速度的表達(dá)式；

(2)若m=3kg，斜面傾角θ=37°，g取10m/s2，滑塊從靜止下滑的速度圖象如圖乙所示，圖中的斜線為t=0時(shí)v-t圖線的切線，由此求出μ、k的值。(sin37°=0.6，cos37°=0.8)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】為了探究在橡皮條彈力作用下小車(chē)的運(yùn)動(dòng)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)，由靜止釋放小車(chē)，小車(chē)在處于伸長(zhǎng)狀態(tài)的橡皮條彈力的作用下向左運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖乙所示，計(jì)數(shù)點(diǎn)0為打下的第一個(gè)點(diǎn)，該同學(xué)在測(cè)出計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3、4到計(jì)數(shù)點(diǎn)0的距離x1、x2、x3后，將紙帶由圖示位置剪斷，將毎段紙帶的下端對(duì)齊，依次并排粘貼在直角坐標(biāo)系中，連接各段紙帶上端的中點(diǎn)畫(huà)出平滑曲線如圖所示，對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究可知：

（1）在有橡皮條彈力作用時(shí)，小車(chē)做加速度______的直線運(yùn)動(dòng)．

A．不斷減小 B．不斷增大

C．先增大后減小 D．先減小后增大

（2）設(shè)打點(diǎn)周期為T，則由紙帶測(cè)量數(shù)據(jù)可估算小車(chē)的最大速度vm＝______，該估算值______（選填“等于”、“大于”或“小于”）小車(chē)最大速度的實(shí)際值。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在無(wú)限長(zhǎng)的水平邊界AB和CD間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，同時(shí)在AEFC、BEFD區(qū)域分別存在水平向里和向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，EF為左右磁場(chǎng)的分界線。AB邊界上的P點(diǎn)到邊界EF的距離為。一帶正電微粒從P點(diǎn)的正上方的O點(diǎn)由靜止釋放，從P點(diǎn)垂直AB邊界進(jìn)入電、磁場(chǎng)區(qū)域，且恰好不從AB邊界飛出電、磁場(chǎng)。已知微粒在電、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧，重力加速度大小為g，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E（E未知）和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B（B未知）滿(mǎn)足E/B=，

不考慮空氣阻力，求：

（1）O點(diǎn)距離P點(diǎn)的高度h多大；

（2）若微粒從O點(diǎn)以v0=水平向左平拋，且恰好垂直下邊界CD射出電、磁場(chǎng)，則微粒在電、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t多長(zhǎng)？

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同步練習(xí)冊(cè)答案