14.真空管經(jīng)常用來(lái)做羽毛和銅錢同時(shí)下落的實(shí)驗(yàn),如圖,真空管的質(zhì)量為0.6千克,長(zhǎng)度為1米,置于管頂?shù)你~錢質(zhì)量為 0.05千克,可以視為質(zhì)點(diǎn),管底離地面0.2米
(1)在固定真空管的情況下,求銅錢從頂端自由下落到碰到管底所需要的時(shí)間.
(2)由于操作員不小心,在銅錢開(kāi)始下落時(shí),管也自由下落,操作人員觀察到管底碰地的瞬間,銅錢剛好碰到管底.求下落中真空管所受的空氣阻力.(該題中阻力可視為恒力)
(3)再次重復(fù)(2)問(wèn)實(shí)驗(yàn)時(shí),增加管離地的高度為足夠高,在真空管下落過(guò)程中,操作人員為了不讓銅錢與管底相碰,在銅錢下落時(shí)間t后,對(duì)管施加了一個(gè)向下的力F,結(jié)果又經(jīng)過(guò)時(shí)間t發(fā)現(xiàn)銅錢不再相對(duì)管下降,求F.

分析 (1)銅錢做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)位移時(shí)間公式求出銅錢從頂端自由下落到碰到管底所需要的時(shí)間.
(2)根據(jù)銅錢和真空管的位移關(guān)系,以及真空管下降的高度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出真空管的加速度,根據(jù)牛頓第二定律求出真空管所受的阻力大。
(3)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,結(jié)合速度關(guān)系求出真空管的加速度,根據(jù)牛頓第二定律求出F的大。

解答 解:(1)玻璃管內(nèi)真空,銅錢做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)h=$\frac{1}{2}g{{t}_{1}}^{2}$得,${t}_{1}=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2×1}{10}}s=\frac{\sqrt{5}}{5}s$.
(2)設(shè)真空管的加速度為a,根據(jù)位移關(guān)系有:$\frac{1}{2}g{t}^{2}-\frac{1}{2}a{t}^{2}=l$,
又$\frac{1}{2}a{t}^{2}=h′=0.2m$,
聯(lián)立兩式解得a=$\frac{5}{3}m/{s}^{2}$,
根據(jù)牛頓第二定律得,mg-f=ma,解得f=mg-ma=$0.6×(10-\frac{5}{3})N=5N$.
(3)在銅錢下落時(shí)間t后,銅錢的速度v1=gt,真空管的速度v2=at,
施加F后,又經(jīng)過(guò)時(shí)間t發(fā)現(xiàn)銅錢不再相對(duì)管下降,此時(shí)銅錢的速度v1′=g•2t,真空管的速度v2′=at+a′t,
根據(jù)v1′=v2′得,a′=$\frac{55}{3}m/{s}^{2}$,
根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)+mg-f=ma′,代入數(shù)據(jù)解得F=32N.
答:(1)銅錢從頂端自由下落到碰到管底所需要的時(shí)間為$\frac{\sqrt{5}}{5}s$;
(2)下落中真空管所受的空氣阻力為5N;
(3)F的大小為32N.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用,知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁,在本題中通過(guò)位移關(guān)系、速度關(guān)系求出加速度的大小是關(guān)鍵.

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:選擇題

4.家用飲水機(jī)最初桶內(nèi)無(wú)水,隨著水的逐漸加入,桶和水的重心將( 。
A.逐漸下降B.逐漸升高C.先下降再升高D.先升高再下降

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

5.在水平路面上用繩子拉一只重160N的箱子,繩子和路面的夾角為37°,如圖所示.當(dāng)繩子的拉力為100N,恰好使箱子勻速移動(dòng),求箱子和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù).(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

2.如圖所示的皮帶傳動(dòng)裝置,皮帶輪O和O′上的三點(diǎn)A、B、C,OA=O′C=r,O′B=2r.則皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A、B、C三點(diǎn)的線速度,角速度之比分別為:ωA:ωB:ωC=2:1:1,vA:vB:vC=2:2:1.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

9.某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩.圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖.
(1)如果沒(méi)有操作失誤,圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿AO方向的是F′.
(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是B.
A.理想實(shí)驗(yàn)法     B.等效替代法
C.控制變量法        D.建立物理模型法
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),主要的步驟是:
A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上;
B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn),在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套;
C.用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.記錄下O點(diǎn)的位置,讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù);
D.按選好的標(biāo)度,用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出合力F;
E.只用一只彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示;
F.比較F′和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結(jié)論.
上述步驟中:有重要遺漏的兩步驟的序號(hào)及對(duì)應(yīng)遺漏的內(nèi)容分別是步驟C中未記下兩條細(xì)繩的方向和步驟E中未說(shuō)明把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到位置O.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

19.某同學(xué)要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ.步驟如下:
(1)用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖甲,由圖可知其長(zhǎng)度L=50.15mm;

(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖乙所示,由圖可知其直徑D=4.700mm;
(3)用多用電表的電阻“×10”擋,按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻,表盤示數(shù)如圖丙所示,則該電阻的阻值約為220Ω.
(4)該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下:
待測(cè)圓柱體電阻R;
電流表A1(量程0~5mA,內(nèi)阻約50Ω);
電流表A2(量程0~15mA,內(nèi)阻約30Ω);
電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻約10kΩ);
電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻約25kΩ);
直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4V,內(nèi)阻不計(jì));
滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0~15Ω,允許通過(guò)的最大電流2.0A);
滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0~2kΩ,允許通過(guò)的最大電流0.5A);開(kāi)關(guān)S;導(dǎo)線若干為使實(shí)驗(yàn)誤差較小,要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,請(qǐng)?jiān)趫D丁中畫出測(cè)量的電路圖,并標(biāo)明所用器材的代號(hào).
(5)若該同學(xué)用伏安法跟用多用電表測(cè)量得到的R測(cè)量值幾乎相等,若已知伏安法測(cè)電阻電路中電壓表和電流表示數(shù)分別用U和I表示,則用此法測(cè)出該圓柱體材料的電阻率ρ=$\frac{πU{D}^{2}}{4IL}$.(不要求計(jì)算,用題中所給字母表示)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

6.如圖,半徑為R=20cm的豎直放置的圓軌道與水平直軌道相連接,質(zhì)量為m=50g的小球A以一定的初速度由直軌道向左運(yùn)動(dòng),并沿圓軌道的內(nèi)壁沖上去,如果A經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)的速度v1=4m/s,A恰能經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)M,取g=10m/s2.求:
(1)小球A從N到M這一段過(guò)程中克服阻力做的功W.
(2)小球A從M落到水平直軌道上水平方向上通過(guò)的位移.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

3.物體沿一直線運(yùn)動(dòng),在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程為S,它在$\frac{S}{2}$處的速度為v1,在中間時(shí)刻$\frac{t}{2}$時(shí)的速度為v2,則v1和v2的關(guān)系可能為( 。
A.當(dāng)物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),v1>v2B.當(dāng)物體作勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),v1>v2
C.當(dāng)物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),v1<v2D.當(dāng)物體作勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),v1<v2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

4.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是中學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)常用的實(shí)驗(yàn)器材,常見(jiàn)的有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器兩種.關(guān)于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的比較,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源,電火花計(jì)時(shí)器使用直流電源
B.當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí),它們都是每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)
C.它們都是使用10V以下的交流電源
D.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220V的交流電源

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案