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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。初始时小物块停在箱子正中间,如图所示。现给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间,井与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为

A

B

C

D

正确答案

B,D

解析

本设最终箱子与小物块的速度为v1,根据动量守恒定律:mv=(m+M)v1,则动能损失△Ek=mv2-(m+M)v12,解得△Ek=v2,B对;依题意:小物块与箱壁碰撞N次后回到箱子的正中央,相对箱子运动的路程为S=0.5L+(N-1)L+0.5L=NL,故系统因摩擦产生的热量即为系统瞬时的动能:△Ek=Q=NμmgL,D对。

知识点

动量守恒定律能量守恒定律与能源
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

图18(a)所示的装置中,小物块A.B质量均为m,水平面上PQ段长为l,与物块间的动摩擦因数为μ,其余段光滑。初始时,挡板上的轻质弹簧处于原长;长为r的连杆位于图中虚线位置;A紧靠滑杆(A.B间距大于2r)。随后,连杆以角速度ω匀速转动,带动滑杆作水平运动,滑杆的速度-时间图像如图18(b)所示。A在滑杆推动下运动,并在脱离滑杆后与静止的B发生完全非弹性碰撞。

(1)求A脱离滑杆时的速度uo,及A与B碰撞过程的机械能损失ΔE。

(2)如果AB不能与弹簧相碰,设AB从P点到运动停止所用的时间为t1,求ω得取值范围,及t1与ω的关系式。

(3)如果AB能与弹簧相碰,但不能返回道P点左侧,设每次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能为Ep,求ω的取值范围,及Ep与ω的关系式(弹簧始终在弹性限度内)。

正确答案

见解析。

解析

(1)设连杆的水平位移为x 取水平向右的方向为正则:求导得:符合图像b 当x=0时,A与连杆分离,此时:

V0=                    ①

AB相碰由动量守恒得:mv0=2mv            ②

AB系统机械能损失ΔE=    ③

由①②③得:

(2)AB在pq上做匀减速直线运动,加速度为:由运动学规律公式得AB开始到停止 的位移:

s≤l                                 ⑥

0=v+at1                            ⑦

由④⑤⑥⑦得:

(3)AB从p开始到弹簧压缩到最短时过程由能量守恒得:

可得到:

设AB返回时刚好到达P点时速度为0,则此时角速度最大

全过程由能量守恒得:

解得:综合⑧得到角速度的范围为:

知识点

生活中的圆周运动动量守恒定律弹性碰撞和非弹性碰撞功能关系
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

17. 实验观察到,静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生β衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意如图。则(      )

A轨迹 1 是电子的,磁场方向垂直纸面向外

B轨迹 2 是电子的,磁场方向垂直纸面向外

C轨迹 1 是新核的,磁场方向垂直纸面向里

D轨迹 2 是新核的,磁场方向垂直纸面向里

正确答案

D

解析

解析已在路上飞奔,马上就到!

知识点

动量守恒定律带电粒子在匀强磁场中的运动
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

如图所示,质量M=1.5kg的小车静止于光滑水平面上并紧靠固定在水平面上的桌子右边,其上表面与水平桌面相平,小车的左端放有一质量为0.5kg的滑块Q,水平放置的轻弹簧左端固定,质量为0.5kg的小物块P置于光滑桌面上的A点并与弹簧的右端接触,此时弹簧处于原长,现用水平向左的推力F将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内),推力做功WF=4J,撤去F后,P沿桌面滑到小车左端并与Q发生弹性碰撞,最后Q恰好没从小车上滑下,已知Q与小车表面间动摩擦因数μ=0.1,(g=10m/s2)求:

(1)P刚要与Q碰撞前的速度是多少?

(2)Q刚在小车上滑行时的初速度v0是多少?

(3)为保证Q不从小车上滑下,小车

的长度至少为多少?

正确答案

见解析。

解析

(1)推力F通过P压缩弹簧做功,根据功能关系有:

  ①  (1分)

当弹簧完全推开物块P时,有: ②  (2分)

由①②式联立解得:  (1分)

(2)P、Q之间发生弹性碰撞,设碰撞后Q的速度为,P的速度为,由动量守恒和能量守恒得:

③  (2分)

 ④ (2分)

由③④式解得  (1分)

(3)设滑块Q在小车上滑行一段时间后两者的共同速度为u,由动量守恒可得:

 ⑤(4分)

根据能量守恒,系统产生的摩擦热:

 ⑥(4分)

联立⑤⑥解得:(1分)

(3)解法二:滑块Q在小车上滑行,做匀减速运动,由牛顿运动定律及运动学知识可得:

  ⑤(2分)

小车开始做初速度为零的匀加速运动 ⑥ (2分)

小车与滑块达到相同速度所用的时间为t,有 ⑦ (2分)

小车的长度为L,由运动学知识可得:  ⑧(2分)

由⑤⑥⑦⑧式联立解得:L=6(m)(1分)

知识点

牛顿运动定律的综合应用动量守恒定律
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

—中子与一质量数为A (A>1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为

A

B

C

D

正确答案

A

解析

知识点

动量守恒定律弹性碰撞和非弹性碰撞
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

图18,两块相同平板P1、P2至于光滑水平面上,质量均为m。P2的右端固定一轻质弹簧,左端A与弹簧的自由端B相距L。物体P置于P1的最右端,质量为2m且可以看作质点。P1与P以共同速度v0向右运动,与静止的P2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后P1与P2粘连在一起,P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内)。

P与P2之间的动摩擦因数为μ,求

(1)P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2

(2)此过程中弹簧最大压缩量x和相应的弹性势能Ep

正确答案

见解析

解析

(1)p1和p2碰撞动量守恒:

mv0=(m+m)v1          ①

得出:

P在p2上滑行过程 p1、p2、p系统动量守恒:

2mv0+2mv1=4mv2               ②

得出:

(2)p1 p2 p第一次等速弹簧最大压缩量最大,由能量守恒得        ③

p刚进入p2 到p1 p2 p 第二次等速时有能量守恒得;

        ④

由③④得: 

知识点

动量守恒定律能量守恒定律与能源
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)(6分)2013年2月12日朝鲜进行了第三次核试验,韩美情报部门通过氙(Xe)和氪(Kr)等放射性气体,判断出朝鲜使用的核原料是铀(U)还是钚(Pu),若核实验的核原料是,则

①完成核反应方程式

②本次核试验释放的能量大约相当于7000吨 TNT 当量,已知铀核的质量为235.043 9 u,中子质量为1.008 7 u,锶(Sr)核的质量为89.907 7 u,氙(Xe)核的质量为135.907 2 u,1 u相当于931.5 MeV的能量,求一个原子裂变释放的能量

(2)(9分)光滑水平面有两个物块A、B在同一直线上相向运动,A的速度为4 m/s,质量为2 kg,B的速度为2 m/s,二者碰后粘在一起沿A原来的方向运动,且速度大小变为1 m/s.求B的质量及这一过程产生的内能。

正确答案

(1) ①;②140.4   

(2)2kg;18 J

解析

(1) ①根据电荷数守恒和质量数守恒可得:

②该反应的质量亏损是:

Δm=235.0439 u+1.0087 u—89.9077 u—135.9072 u—10×1.0087 u=0.1507 u

根据爱因斯坦方程= 0.150 7×931.5 MeV =140.4 MeV。

(2)设A、B两物块的质量分别为,碰前速度为,碰后共同速度为v,以A物块的运动方向为正向,由碰撞过程动量守恒有

 (3分)

 (kg)(3分)

碰撞过程产生的内能为

Q=ΔEk×(2+2)×12=18(J)(3分)

知识点

动量守恒定律能量守恒定律与能源爱因斯坦质能方程重核的裂变
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)关于天然放射性,下列说法正确的是     。

A,所有元素都可能发生衰变

B,放射性元素的半衰期与外界唯独无关

C,放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性

D,三种射线中,射线的穿透能力最强

E,一个原子核在一次衰变中可同时放出三种射线

(2)如图,质量分别为m.m的两个弹性小球A.B静止在地面上方,B球距地面的高度h=0.8m,A球在B球的正上方。先将B球释放,经过一段时间后再将A球释放。当A球下落t=0.3s时,刚好与B球在地面上方的P点处相碰,碰撞时间极短,碰后瞬间A球的速度恰为零。已知m=3 m,重力加速度大小g=10m/s,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。求:

(i)B球第一次到达地面时的速度;

(ii)P点距地面的高度。

正确答案

(1)   BCD  

(2)

(i)解:设B球第一次到达地面时的速度大小为v,由运动学公式有

                  ①

将h=0.8m代入上式,得

                   ②

(ii)解:

设两球相碰前后,A球的速度大小分别为=0),B球的速度分别为。由运动学规律可得

              ③

由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,两球相碰前后的动量守恒,总动能保持不变。规定向下的方向为正,有

         ④

  ⑤

设B球与地面相碰后的速度大小为,由运动学及碰撞的规律可得

                    ⑥

设P点距地面的高度为h',由运动学规律可得

h'=        ⑦

联立②③④⑤⑥⑦式,并代入已知条件可得

          ⑧

解析


知识点

动量守恒定律天然放射现象原子核衰变及半衰期、衰变速度
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)如图所示是研究光电效应的实验装置,某同学进行了如下操作:

①用频率为ν1的光照射光电管,此时电流表中有电流。调节滑动变阻器,将触头P向          端滑动(选填“a”或“b”),使微安表示数恰好变为零,记下电压表示数U1

②用频率为ν2的光照射光电管,重复①中的步骤,记下电压表示数U2

已知电子的电量为e,由上述实验可知,普朗克常量h=          (用上述已知量和测量量表示)。

(2)(9分)如图所示,光滑的水平面上静止着半径相同的三个小球A、B、C,其中小球A、C的质量分别为mA=m、mC=4m。现使A以初速沿B、C的连线方向向B运动,求B球的质量M为何值时,才能使C球碰撞后的速度最大?(已知A、B、C之间的碰撞均为弹性碰撞)

正确答案

(1)a (3分)     (3分)

(2)解:

以碰撞前A球的速度方向为正,A球与B球发生弹性碰撞,设碰撞后的速度分别为,由能量守恒定律和动量守恒定律,得

                  1分

                        1分

解得                   1分

B球与C球发生弹性碰撞,设碰撞后的速度分别为,由能量守恒定律和动量守恒定律,得

                     1分

解得                   1分

故C球碰撞后的速度

由数学关系解得时,C球碰撞后的速度最大。           2分

解析


知识点

动量守恒定律弹性碰撞和非弹性碰撞光电效应爱因斯坦光电效应方程
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

9.(1)如图所示,在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板,A球在水平面上静止放置,B球向左运动与A球发生正碰,B球碰撞前、后的速率之比为3:1,A球垂直撞向挡板,碰后原速率返回,两球刚好不发生第二次碰撞,AB两球的质量之比为__________,AB碰撞前、后两球总动能之比为_______________

(2)某同学利用单摆测量重力加速度

①为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是__________

A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球

B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线

C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动

D.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大

②如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为1m的单摆,实验时,由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期;然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出单摆周期;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离,用上述测量结果,写出重力加速度的表达式g=____________

(3)用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约为4.5V,内电阻约为1Ω)的电动势和内电阻,除了待测电池组,电建,导线外,还有下列器材供选用;

A.电流表:量程0.6A,内电阻约为1Ω

B.电流表:量程3A,内电阻约为0.2Ω

C.电压表:量程3V,内电阻约为30kΩ

D.电压表:量程6V,内电阻约为60kΩ

E.滑动变阻器:0-1000Ω,额定电流0.5A

F.滑动变阻器:0-20Ω,额定电流2A

①为了使测量结果尽量准确,电流表应选用_______,电压表选用_______,滑动变阻器选用_______(均填仪器的字母代号)

②右图为正确选择仪器后,连好的部分电路,为了使测量误差尽量小,还需要在电路中用导线将_______和_______相连、_______和_______相连、_______和_______相连(均填仪器上接线柱的字母代号)

③实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验,实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U;用图像法处理采集到数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以_______为纵坐标,以_______为横坐标

正确答案

(1)4:1   9:5

(2)①BC   ②

(3)① A  D   F  ②ad   cg   fh

  ③ R

解析

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知识点

动量守恒定律用单摆测定重力加速度测定电源的电动势和内阻
下一知识点 : 机械能
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