如圖A所示,某種筆由輕質(zhì)彈簧、內(nèi)芯和外殼三部分組成,設(shè)內(nèi)芯質(zhì)量為m,外殼質(zhì)量為4m.把筆豎直倒立于水平桌面,此時(shí)外殼底距桌面高為h.用手下壓外殼,彈簧被壓縮,當(dāng)外殼底接觸桌面時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP=10mgh,如圖B所示.放手后外殼豎直上升,之后與靜止的內(nèi)芯碰撞,如圖C所示.碰后內(nèi)芯與外殼以共同的速度一起上升.設(shè)內(nèi)芯與外殼的撞擊力遠(yuǎn)大于筆所受重力,不計(jì)摩擦與空氣阻力,重力加速度為g.求:
(1)外殼與內(nèi)芯碰撞前瞬間的速度大小v1
(2)外殼與內(nèi)芯碰撞后瞬間共同的速度大小v2
(3)外殼和內(nèi)芯共同上升的最大高度H.
分析:(1)外殼上升過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為外殼的動(dòng)能,由動(dòng)能定理可以求出其速度.
(2)外殼與內(nèi)芯碰撞過(guò)程中,系統(tǒng)動(dòng)量守恒,由動(dòng)量守恒定律可以求出它們的共同速度.
(3)外殼與內(nèi)芯一起做豎直上拋運(yùn)動(dòng),由勻變速運(yùn)動(dòng)的速度位移公式或動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律可以求出它們上升的最大高度.
解答:解:(1)以外殼和彈簧為研究對(duì)象,由機(jī)械能守恒定律得:
EP=10mgh=
1
2
×4m
v
2
1
+4mgh
,解得:v1=
3gh

(2)以外殼和內(nèi)芯為研究對(duì)象,
由動(dòng)量守恒定律得:4mv1=(4m+m)v2,
解得:v2=
4
5
v1=
4
5
3gh

(3)碰后外殼和內(nèi)芯共同豎直向上做加速度為g的勻減速運(yùn)動(dòng),
由勻變速運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得:
v
2
2
=2g(H-h)

解得:H=
49
25
h
;
答:(1)外殼與內(nèi)芯碰撞前瞬間的速度大小為
3gh
;
(2)外殼與內(nèi)芯碰撞后瞬間共同的速度大小為
4
5
3gh

(3)外殼和內(nèi)芯共同上升的最大高度為
49
25
h.
點(diǎn)評(píng):分析清楚題意、分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,應(yīng)用能量守恒定律、動(dòng)量守恒定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可正確解題.
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:閱讀理解

(1)如圖1所示,一束入射光AO從某種介質(zhì)以入射角α射入空氣,以O(shè)點(diǎn)為圓心,R1為半徑畫(huà)圓C1與折射光線OB交于M點(diǎn),過(guò)M點(diǎn)向兩介質(zhì)的交界面作垂線與入射光線AO的延長(zhǎng)線交于N點(diǎn),以O(shè)點(diǎn)為圓心,ON為半徑畫(huà)另一個(gè)圓C2,測(cè)得該圓的半徑為R2,下列判斷正確的是
AC
AC

A.該介質(zhì)的折射率為
R2
R1

B.若光由介質(zhì)射入空氣發(fā)生全反射,則臨界角為arc sin
R2
R1

C.若過(guò)圓C1與界面的交點(diǎn)D作界面的垂線交圓C2于P點(diǎn),則OP與法線所夾的銳角等于全反射的臨界角
D.若入射光的強(qiáng)度保持不變,逐漸增大入射角α,則折射光的強(qiáng)度將逐漸增加
(2)某同學(xué)對(duì)電阻絲的電阻與哪些因素有關(guān)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究,他對(duì)鎳鉻絲做了有關(guān)測(cè)量,數(shù)據(jù)如下表所示.
編號(hào) 金屬絲直徑
D/mm
金屬絲直徑的
平方D2/mm2
金屬絲長(zhǎng)度
L/cm
電阻R/Ω
1 0.280 0.0784 100.00 16.30
2 0.280 0.0784 50.00 8.16
3 100.00 4.07
①他在第3組數(shù)據(jù)測(cè)量中,用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑時(shí),示數(shù)如圖甲所示,此示數(shù)為
0.560
0.560
mm,并把對(duì)應(yīng)的D2數(shù)據(jù)填入表中相應(yīng)位置.
②乙圖是他測(cè)量金屬絲電阻的備選原理圖,則該同學(xué)應(yīng)選擇電路
A
A
(填“A”或“B”)進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)所選的原理圖在圖丙中用筆劃線代替導(dǎo)線,將圖中的儀器連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路.
③請(qǐng)你認(rèn)真分析表中數(shù)據(jù),寫(xiě)出電阻R與L,D間的關(guān)系式:R=
k
L
D2
k
L
D2
(比例系數(shù)用k表示),并求出比例系數(shù)k=
0.128
0.128
Ωm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(1)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.本次實(shí)驗(yàn)中已測(cè)量出的物理量有:鉤碼的質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M、滑塊上的遮光條由圖示初始位置到光電門(mén)的距離s.精英家教網(wǎng)
①實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平,其方法是:接通氣源,將滑塊置于氣墊導(dǎo)軌任意位置上,(未掛鉤碼前)若
 
則說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的.
②如圖乙所示,用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d=
 
cm;實(shí)驗(yàn)時(shí)掛上鉤碼,將滑塊從圖示初始位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t,則可計(jì)算出滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度.
③實(shí)驗(yàn)中又測(cè)量出相關(guān)物理量:鉤碼的質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M、滑塊上的遮光條由圖示初始位置到光電門(mén)的距離s.本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較
 
 
在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等(用物理量符號(hào)表示),即可驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.
(2)物質(zhì)材料的電阻率的往往隨溫度的變化而變化,一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大,而半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而減。痴n題研究組需要研究某種導(dǎo)電材料的導(dǎo)電規(guī)律,他們選用的器材有:
用該種導(dǎo)電材料制作而成的電阻較小的元件Z;
電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ);
電流表A(量程3A,內(nèi)阻約0.05Ω);
電源E(電動(dòng)勢(shì)2V,內(nèi)阻不計(jì))
滑動(dòng)變阻器R(最大阻值約1Ω)、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線.
同學(xué)甲實(shí)驗(yàn)測(cè)得元件Z的電壓與電流的關(guān)系如下表所示,
U/V 0 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50
I/A 0 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.80
①甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,采用的電路圖是圖丙中的
 

②根據(jù)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可判斷元件Z是
 
材料(填“金屬”或“半導(dǎo)體”)
③乙同學(xué)采用同樣的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),檢查實(shí)驗(yàn)電路連接正確,然后閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭,發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn).在不斷開(kāi)電路的情況下,檢查電路故障,應(yīng)該使用多用電表
 
擋(填“歐姆x10”、“直流電壓 2.5V”、“直流電流 2.5mA”),檢查過(guò)程中將多用表的紅、黑表筆與電流表“+”、“-”接線柱接觸時(shí),多用電表指針發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),說(shuō)明電路故障是
 

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(1)“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖1所示,當(dāng)小車(chē)在一條橡皮筋作用下彈出時(shí),橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W.當(dāng)用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí),使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致.每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出.
①除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、
 
(填測(cè)量工具)和
 
電源(填“交流”或“直流”).
②若木板水平放置,小車(chē)在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),當(dāng)小車(chē)的速度最大時(shí),關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車(chē)所在的位置,下列說(shuō)法正確的是
 

A.橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)             B.橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)
C.小車(chē)在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處         D.小車(chē)已過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線
③在正確操作情況下,需要墊起木板的一端平衡摩擦,平衡摩擦?xí)r,小車(chē)是否要拖著紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行?
 
(填“是”或“否”),平衡摩擦的目的是
 
.實(shí)驗(yàn)時(shí)打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的,如圖2所示.為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的
 
部分進(jìn)行測(cè)量(根據(jù)下面所示的紙帶回答,并用字母表示).
精英家教網(wǎng)
(2)某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一個(gè)傳感器,需要選用某種電學(xué)元件.實(shí)驗(yàn)中首先要描繪該元件的伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)室備有下列器材:
A.待測(cè)元件(額定電壓2V、額定電流200mA)
B.電流表A1(量程0~0.3A,內(nèi)阻約為1Ω)
C.電流表A2(量程0~0.6A,內(nèi)阻約為0.5Ω)
D.電壓表V(量程0~3V,內(nèi)阻約為10kΩ)
E.滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0~5Ω,允許最大電流1A)
F.滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0~1kΩ,允許最大電流100mA)
G.直流電源E(輸出電壓3V,內(nèi)阻不計(jì))
H.開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干
I.多用電表
①為提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度,電流表應(yīng)選用
 
;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用
 
(以上均填器材代號(hào)).
②請(qǐng)?jiān)趫D中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,完成實(shí)物電路的連接.
精英家教網(wǎng)
③檢查實(shí)驗(yàn)電路連接正確,然后閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭,發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn).在不斷開(kāi)電路的情況下,檢查電路故障,應(yīng)該使用多用電表
 
擋;檢查過(guò)程中將多用表的紅、黑表筆與電流表“+”、“-”接線柱接觸時(shí),多用電表指針發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn),說(shuō)明電路故障是
 

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科目:高中物理 來(lái)源:2009-2010學(xué)年北京市西城區(qū)高一(下)期末物理試卷(解析版) 題型:解答題

如圖A所示,某種筆由輕質(zhì)彈簧、內(nèi)芯和外殼三部分組成,設(shè)內(nèi)芯質(zhì)量為m,外殼質(zhì)量為4m.把筆豎直倒立于水平桌面,此時(shí)外殼底距桌面高為h.用手下壓外殼,彈簧被壓縮,當(dāng)外殼底接觸桌面時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP=10mgh,如圖B所示.放手后外殼豎直上升,之后與靜止的內(nèi)芯碰撞,如圖C所示.碰后內(nèi)芯與外殼以共同的速度一起上升.設(shè)內(nèi)芯與外殼的撞擊力遠(yuǎn)大于筆所受重力,不計(jì)摩擦與空氣阻力,重力加速度為g.求:
(1)外殼與內(nèi)芯碰撞前瞬間的速度大小v1;
(2)外殼與內(nèi)芯碰撞后瞬間共同的速度大小v2
(3)外殼和內(nèi)芯共同上升的最大高度H.

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