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题型:简答题
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简答题 · 20 分

质量为的飞机模型,在水平跑道上由静止匀加速起飞,假定起飞过程中受到的平均阻力为飞机所受重力的倍,发动机牵引力恒为,离开地面起飞时的速度为,重加加速度为

求:

(1)飞机模型的起飞距离(离地前的运动距离)以及起飞过程中平均阻力的冲量;

(2)若飞机起飞利用电磁弹射技术,将大大缩短起飞距离。图甲为电磁弹射装置的原理简化示意图,与飞机连接的金属块(图中未画出)可以沿两根相互靠近且平行的导轨滑动。使用前先给电容的大容量电容器充电,弹射飞机时,电容器释放储存的电能,产生的强大电流从一根导轨流入,经过金属块从另一根导轨流出;导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受磁场力而加速,从而推动飞机起飞。

①在图乙中画出电源向电容器充电过程中电容器两极板间电压与极板上所带电荷量的图象,在此基础上求电容器充电电压为时储存的电能;

②当电容器电压为时弹射上述飞机模型,在电磁弹射装置与飞机发动机同时工作的情况下,可使起飞距离缩短为。若金属块推动飞机所做的功与电容器释放电能的比值,飞机发动机的牵引力及受到的平均阻力不变。求完成此次弹射后电容器剩余的电能。

正确答案

见解析。

解析

(1)平均阻力为f=kmg,依据牛顿第二定律和运动学规律有

F-f=ma               

a=

设飞机的起飞距离为s,依据运动学公式

v2=2as                
解得s=    

设飞机的起飞时间为t

依据运动学公式v=at      

平均阻力的冲量I=ft      

解得I=         

平均阻力冲量的方向与飞机运动方向相反  

(2)①见答图2                   

依据图象可得电容器储存电能的规律

E =                        

由于q=CU                     

则电容器充电电压为U0时,

电容器储存电能E0 ==  

②电容器电压为Um时,电容器储存电能  Em = 

设电容器释放的电能为E',由动能定理有

ηE'+Fx-kmgx=mv2-0                      

解得E'=(mv2+2kmgx-2Fx)

电容器剩余的电能E=Em- E'               

解得E=-(mv2+2kmgx-2Fx)

知识点

动量 冲量平行板电容器的电容
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

在课堂中,老师用如图所示的实验研究平抛运动。A、B是质量相等的两个小球,处于同一高度。用小锤打击弹性金属片,使A球沿水平方向飞出,同时松开B球,B球自由下落。某同学设想在两小球下落的空间中任意选取两个水平面1、2,小球A、B在通过两水平面的过程中,动量的变化量分别为,动能的变化量分别为,忽略一切阻力的影响,下列判断正确的是

A

B

C

D

正确答案

A

解析

知识点

动量 冲量
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题型:填空题
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填空题 · 4 分

质量是0.2kg的皮球以5m/s的水平速度与墙相碰再以3m/s的速度反弹回来,设初速度方向为正,皮球动量变化量为    kg. m/s,动能变化量为    J。

正确答案

-1.6      1.6

解析


知识点

动量 冲量动能 动能定理
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)在居室装潢中经常会用到大理石、花岗岩等装饰材料,这些岩石都不同程度的含有放射性元素,会释放出射线。下列有关放射性知识的说法正确的是:              

A、放射性元素发生衰变时释放出电子,说明电子是原子核的组成部分

B、射线的电离能力比射线的电离能力强得多,可以用于消除静电

C、射线是电磁波,在三种射线中穿透本领最强

D、氡的半衰期是3.8天,若有16个氡原子核,则经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核

E、很高的温度或者很大的压强都不能改变放射性元素的半衰期

(2)如图所示,质量分别为M和m的物体A和B静止在光滑水平面上,A左侧被很薄的油泥层粘在竖直墙壁上,AB之间用一轻质弹簧相连。现用一水平向右的外力作用在B上,外力作用一段时间后,A离开墙壁开始运动,此时撤掉外力,且弹簧此时的弹性势能为,在以后的运动过程中,弹簧弹性势能的最大值为,设外力对B的冲量为I 。求从静止到A开始运动的过程中A受到油泥层黏力的冲量。

正确答案

见解析

解析

(1)BCE

(2)设A开始运动前弹簧对B的冲量为I0,A开始运动时B的速度为,A开始运动前的过程中对B根据动量定理:

而A开始运动后,到弹簧形变量最大时,A、B速度相等,且该过程中系统动量守恒,能量也守恒,则:

解得:  

而A开始运动前油泥层黏力的冲量与弹簧对A的弹力的冲量大小相等,则:

知识点

动量 冲量动量守恒定律天然放射现象
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题型:简答题
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简答题 · 16 分

如图所示,半径 的光滑四分之一圆轨道 竖直固定在水平桌面上,轨道末端水平且端点 处于桌面边缘,把质量的小物块从圆轨道上某点由静止释放,经过点后做平抛运动,到达地面上的点。已知桌面高度,小物块经过点时的速度。不计空气阻力,物块可视为质点。

求:

(1)圆轨道上释放小物块的位置与桌面间的高度差;

(2)小物块经过点时轨道对物块支持力的大小;

(3)小物块落地前瞬间的动量大小。

正确答案

见解析。

解析

(1)设圆轨道上释放小物块的位置与桌面间的高度差为H,小物块运动至N点过程中机械能守恒,则有         

解得 H=0.45m                     

(2)设物块经过N点时所受支持力为F

根据牛顿第二定律有    

解得  F=5.6 N                        

(3)设物块做平抛运动的时间为t,小物块落地前竖直分速度为vy

                        

vy=gt                              

解得  vy=4.0m/s

小物块落地前速度           

解得v=5.0m/s

动量p=mv                    

p=1.0kg·m/s       

知识点

平抛运动动量 冲量动能定理的应用
1
题型:填空题
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填空题 · 4 分

如图所示,一轻弹簧竖直放置在地面上,下端固定,上端连接一质量为M的水平钢板,处于静止状态。现有一质量为m的小球从距钢板h=5 m的高处自由下落并与钢板发生碰撞,碰撞后瞬间小球与钢板的速度大小相同。已知M=3m,不计空气阻力,重力加速度g取=10m/s2。则小球与钢板第一次碰撞后瞬间,钢板速度的大小为__________ m/s;碰撞前后小球的动量变化量大小为_________kg·m。

正确答案

7.5m或5,15 m

解析


知识点

动量 冲量
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题型:简答题
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简答题 · 20 分

26.如图所示,足够长光滑水平轨道与半径为R的光滑四分之一圆弧轨道相切.现从圆弧轨道的最高点由静止释放一质量为m的弹性小球A,当A球刚好运动到圆弧轨道的最低点时,与静止在该点的另一弹性小球B发生弹性碰撞。已知B球的质量是A球质量的k倍,且两球均可看成质点。

(1)求A球运动到最低点时,与B球碰撞前瞬间,A球对轨道的压力多大?

(2)若碰撞结束的瞬间,A球对圆弧轨道最低点压力刚好等于碰前其压力的一半,求k的可能取值;

(3)若已知且等于某一适当的值时,A、B两球在水平轨道上经过多次弹性碰撞后,最终恰好以相同的速度大小沿水平轨道运动.求此种情况下最后一次碰撞A球对B球的冲量大小。

正确答案

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知识点

生活中的圆周运动动量 冲量动能定理的应用
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

请从33~35题中任选一题作答

33.[物理——选修3-3]

(1)下列说法中正确的是(         )。

A.随着科学技术的发展,制冷机的制冷温度可以降到-280 ℃

B.随着科学技术的发展,热量可以从低温物体传到高温物体

C.随着科学技术的发展,热机的效率可以达到100%

D.无论科技怎样发展,第二类永动机都不可能实现

E.无论科技怎样发展,都无法判断一温度升高的物体是通过做功还是热传递实现的

(2)图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S的容器组成。左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气。大气的压强p0,温度为T0=273K,连个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。系统平衡时,各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求

(ⅰ)第二次平衡时氮气的体积;(ⅱ)水的温度。

34.[物理--选修3-4]

(1)如图甲所示,在水平面内,有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上,已知ab=6 m,ac=8 m.在t1=0时刻a、b同时开始振动,振动图象均如图乙所示,所形成的机械波在水平面内传播,在t2=4 s时c点开始振动,则 (  )

A.该机械波的传播速度大小为2 m/s

B.c点的振动频率先是与a点相同,两列波相遇后c点的振动频率增大

C.该列波的波长是2 m

D.两列波相遇后,c点振动加强

E.两列波相遇后,c点振动先加强后减弱

(2)如图所示,折射率n=的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方,其平面AB到MN的距离为h=10cm.  一束单色光沿图示方向射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上的O′点.现使玻璃砖绕圆心O点顺时针转动,经玻璃砖后射到光屏上的光点将向哪个方向移动?光点离O′点最远是多少?

35.[物理--选修3-5]

(1)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为,方程中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:

则X是(             ),Q2(               )Q1(填“大于”、“等于”或“小于”).

(2)如图所示,轻弹簧下悬重物之间用轻绳连接。剪断间的轻绳,经较短时间有速度有速度大小为v,求这段时间内弹力的冲量及弹力的平均值。


正确答案

33.

34.

35.

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知识点

动量 冲量波的干涉和衍射现象
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

19. 如图所示,斜面体的斜面部分除AB段粗糙外,其余部分

都是光滑的,一个物体从顶点滑下,经过A、C两点时的

速度相等,且AB=BC,(物体与AB段摩擦因数处处相等,

斜面体与水平面始终相对静止),则下列说法中正确的是

(    )

A物体在AB段和BC段运动中合外力的冲量大小相等

B物体在AB段和BC段运动的加速度相等

C物体在以上两段运动过程中的平均速度相等

D物体在以上两段运动过程中,斜面体受到水平面的静摩擦力的方向都向左

正确答案

A,C

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知识点

牛顿第二定律动量 冲量
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题型:简答题
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简答题 · 16 分

24.质量为mA=m和mB=3m的A、B两物体,在光滑水平面上如图所示放置,其中A紧靠墙壁,A、B之间用轻弹簧连接,现对B物体缓慢施加一向左的力压缩弹簧到某一位置,此过程该力做功W,突然撤去推力后,求:

(1) 从撤去推力到A物体开始运动,墙对A的冲量大小;

(2) A离开墙以后,弹簧弹性势能的最大值和B物体速度的最小值。

正确答案

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知识点

动量 冲量动量守恒定律
下一知识点 : 机械能
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