11.如圖所示,半徑為R=$\frac{16}{11}$m的光滑的圓弧形凹槽放置在光滑的水平面上,凹槽的圓弧面與水平面在B點(diǎn)相切,另一條半徑OC與豎直方向夾角為θ=37°,C點(diǎn)時(shí)圓弧形凹槽的最高點(diǎn),兩個大小相同的小球P、Q質(zhì)量分別為m1=2kg和m2=1kg,Q靜止于B點(diǎn),P放置于水平面上A點(diǎn),給P施加一個F=60N的水平向右的瞬間作用力,P在B點(diǎn)與Q發(fā)生對心正碰,碰撞過程沒有能量損失,碰后Q恰好能經(jīng)過最高點(diǎn)C,g取10m/s2,sin37°=0.6,求:
(1)P碰前的速度大小v1和碰后的速度大小v2
(2)力F的作用時(shí)間t.

分析 (1)先根據(jù)指向圓心的合力提供向心力,求得碰后Q經(jīng)過最高點(diǎn)C時(shí)的速度.Q從B到C,由機(jī)械能守恒定律求碰后Q的速度.再研究碰撞過程,由動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律列式,即可求解P碰前的速度大小v1和碰后的速度大小v2
(2)對F作用的過程,由動量定理求力F的作用時(shí)間t.

解答 解:(1)設(shè)Q經(jīng)過B點(diǎn)的速度大小為v3、經(jīng)過C點(diǎn)的速度大小為v4
在C點(diǎn),對Q,由牛頓第二定律得 m2gcosθ=m2$\frac{{v}_{4}^{2}}{R}$
Q從B到C,由機(jī)械能守恒定律得
    m2gR(1+cosθ)+$\frac{1}{2}{m}_{2}{v}_{4}^{2}$=$\frac{1}{2}{m}_{2}{v}_{3}^{2}$
聯(lián)立解得 v3=8m/s
對P、Q碰撞過程,取向右為正方向,由動量守恒定律得
   m1v1=m1v2+m2v3
根據(jù)機(jī)械能守恒定律得  $\frac{1}{2}$m1v12=$\frac{1}{2}$m1v22+$\frac{1}{2}$m2v32
聯(lián)立解得 v1=12m/s,v2=-4m/s.
(2)對F作用的過程,由動量定理得 Ft=m1v1-0
解得 t=0.2s
答:
(1)P碰前的速度大小v1和碰后的速度大小v2分別為12m/s和4m/s.
(2)力F的作用時(shí)間t是0.2s.

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵之處有二:1、要知道Q恰好通過C點(diǎn)的臨界條件:重力沿半徑方向的分力等于向心力.2、彈性碰撞遵守兩大守恒定律:動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律.要注意選取正方向.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.有關(guān)近代物理知識,下列說法正確的是(  )
A.碘131的半衰期大約為8天,1g碘131經(jīng)過64天后,未衰變的大約為$\frac{1}{256}g$
B.比結(jié)合能越大,原子核中核子結(jié)合的越不牢固,原子核越不穩(wěn)定
C.鈾235的裂變方程可能為92235U→55137Cs+3788Rb+1001n
D.處于基態(tài)的氫原子吸收一個光子躍遷到激發(fā)態(tài),再向低能級躍遷時(shí)輻射光子的頻率一定大于吸收光子的頻率

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

2.如圖所示,圓形線圈半徑R=10cm,阻值r=0.1Ω,勻強(qiáng)磁場B=1.0T右邊界恰好和線圈直徑重合,線圈從圖示位置開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(從上向下看),ω=40rad/s.取圖示位置線圈中順時(shí)針方向電流為正,求:(π取3.14)
(1)最大感應(yīng)電動勢EM?
(2)線圈從圖示位置開始轉(zhuǎn)過180°通過線圈任意截面的電量?
(3)寫出線圈從圖示位置開始逆時(shí)針(從上向下看)勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電流I隨時(shí)間變化的表達(dá)式.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

19.某同學(xué)描繪一個標(biāo)有“3V 0.25A”小燈泡的伏安特性曲線.他已選用的器材有:
電池組(電動勢為 4.5V,內(nèi)阻約 1Ω)
電流表(量程為 0~250mA,內(nèi)阻約 5Ω)
電壓表(量程為 0~3V,內(nèi)阻約 3kΩ)
電鍵一個、導(dǎo)線若干.
(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動變阻器應(yīng)選擇下面兩種中的①(填數(shù)字代號).
①滑動變阻器(最大阻值 20Ω,額定電流 1A)
②滑動變阻器(最大阻值 1750Ω,額定電流 0.3A)
(2)圖1中他已經(jīng)連接了一部分電路,請你用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連線補(bǔ)充完整.
(3)為了得到伏安特性曲線,他以電壓表的讀數(shù) U 為橫軸,以電流表的讀數(shù) I 為縱軸,將實(shí)驗(yàn)中得到的多組數(shù)據(jù)進(jìn)行了描點(diǎn),如圖2所示,請你幫他完成 I-U 圖象.

(4)由實(shí)驗(yàn)得到的伏安特性曲線可以看出小燈泡的電阻隨電壓的增大而增大(增大、減小、不變).
(5)該小燈泡的在額定電壓下的電阻是13Ω(保留兩位有效數(shù)字),如果用萬用表測 該小燈泡的電阻其值小于(大于、等于、小于)該值.
(6)如果將此小燈泡連入如圖3所示電路,其中電源電動勢為 3V,電源內(nèi)阻r=1Ω 與保護(hù)電阻R0=4Ω.開關(guān) S 閉合后,小燈 泡的實(shí)際功率是0.390W(保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.如圖所示,木板的質(zhì)量M=3kg,滑塊的質(zhì)量m=1kg,且水平面光滑,木板和滑塊之間有摩擦,它們都以大小v=4m/s的初速度反向運(yùn)動,并且木板足夠長,則下列說法正確的是( 。
A.木板和滑塊最終一起做勻速運(yùn)動
B.當(dāng)滑塊的速度為零時(shí),木板的速度也為零
C.當(dāng)木板的速度為2.4m/s時(shí),滑塊正在做加速運(yùn)動
D.當(dāng)木板的速度為2.4m/s時(shí),滑塊正在做減速運(yùn)動

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

16.圖1是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,以下列出一些實(shí)驗(yàn)步驟:
A.用天平測出重物和夾子的質(zhì)量
B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用鐵夾固定放到桌邊的鐵架臺上,使兩個限位孔在同一豎直面內(nèi)
C.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在交流電源上,電源開關(guān)處于斷開狀態(tài)
D.將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,上端用手提著,下端夾上系住重物的夾子,讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,處于靜止?fàn)顟B(tài)
E.接通電源,待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶,之后再斷開電源
F.用秒表測出重物下落的時(shí)間
G.更換紙帶,重新進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn).
(1)對于本實(shí)驗(yàn),以下不必要的兩個步驟是A和F
(2)取打下第1個點(diǎn)O時(shí)重錘的重力勢能為零,計(jì)算出該重錘下落不同高度h時(shí)所對應(yīng)的動能Ek和重力勢能EP,建立坐標(biāo)系,橫軸表示h,縱軸表示Ek和EP,根據(jù)測量及計(jì)算得出的數(shù)據(jù)在圖2中繪出圖線I和圖線II,已求得圖線I斜率的絕對值k1,圖線II的斜率k2.重錘和紙帶在下落過程中所受平均阻力與重錘所受重力的比值為$\frac{{k}_{1}-{k}_{2}}{{k}_{1}}$(用k1和k2表示).

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.A、B兩種發(fā)射性元素,原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場,其中一個放出α粒子,另一個放出β粒子,運(yùn)動方向都與磁場方向垂直,圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運(yùn)動軌跡,下列說法中正確的是( 。
A.磁場方向一定為垂直紙面向里
B.磁場方向一定為垂直紙面向外
C.A放出的是α粒子,B放出的是β粒子
D.a為α粒子的運(yùn)動軌跡,d為β粒子的運(yùn)動軌跡

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

20.一列橫波在x軸上傳播,t1=0和t2=0.005s時(shí)的波形如圖中的實(shí)線和虛線所示.
(1)求波速;
(2)設(shè)周期小于(t2-t1),并且波速為6000m/s,求波的傳播方向.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

1.如圖所示,絕緣直桿長為L=2m,與水平面成30°角放置,一端固定一個電荷量為Q=+2.0×10-5 C的點(diǎn)電荷,中間有孔的兩個滑塊A、B(可看作質(zhì)點(diǎn))套在絕緣桿上,兩滑塊與絕緣桿間的動摩擦因數(shù)相等.滑塊 B所帶電荷量為q=+4.0×10-5 C,滑塊A不帶電,A、B之間絕緣,A、B的質(zhì)量分別為0.80kg、0.64kg.開始時(shí)兩滑塊靠在一起保持靜止?fàn)顟B(tài),且此時(shí)A、B與直桿間恰無摩擦力作用.為使A沿直桿始終做加速度為a=1.5m/s2的勻加速直線運(yùn)動,現(xiàn)給A施加一沿直桿向上的力F,當(dāng)A向上滑動0.2m后,力F的大小不再發(fā)生變化. A運(yùn)動到絕緣桿頂端時(shí),撤去外力F.(靜電力常量k=9.0×109 N•m2/C2,g取10m/s2)求:
(1)開始時(shí)未施加力F,滑塊B與直桿底端點(diǎn)電荷之間的距離;
(2)滑塊與直桿間的動摩擦因數(shù);
(3)若A向上滑動0.2m的過程中庫侖力做的功為1.2J,在A由靜止開始到運(yùn)動至絕緣桿頂端的過程中,力F對A做的總功.

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同步練習(xí)冊答案