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题型:简答题
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简答题 · 20 分

装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击。通过对一下简化模型的计算可以粗略说明其原因。质量为2m、厚度为2d的钢板静止在水平光滑桌面上。质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿。现把钢板分成厚度均为d、质量均为m的相同两块,间隔一段距离水平放置,如图所示。若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度。设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞。不计重力影响。

正确答案

设子弹初速度为v0,射入厚度为2d的钢板后,最终钢板和子弹的共同速度为V

由动量守恒得 (2m+m)V=mv0

解得 

此过程中动能损失为

解得

分成两块钢板后,设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为v1和V1

由动量守恒得  mv1+mV1=mv0

因为子弹在钢板中受到的阻力为恒力,射穿第一块钢板的动能损失为

由能量守恒得

联立①②③④式,且考虑到v1必须大于V1,得

设子弹射入第二块钢板并留在其中后两者的共同速度为V2

由动量守恒得  2mV2=mv1

损失的动能为 ⑦

联立①②⑤⑥⑦式得

因为子弹在钢板中受到的阻力为恒力,由⑧式keep,射入第二块钢板的深度x为

解析

略。

知识点

动量守恒定律功能关系
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)氢原子第能级的能量为,其中为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时,发出光子的频率为;若氢原子由第2能级跃迁到基态,发出光子的频率为,则         。

(2)光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为,开始时B、C均静止,A以初速度向右运动,A与B相撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。

正确答案

见解析。

解析

(1)根据跃迁公式即可解得。

(2)设AB碰撞后,A的速度为,B与C碰撞前B的速度为,B与V碰撞后粘在一起的速度为,由动量守恒定律得

对A、B木块:            ①

对B、C木块:             ②

由A与B间的距离保持不变可知

                       ③

联立①②③式,代入数据得               ④

知识点

动量守恒定律氢原子的能级公式和跃迁
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度υ=2m/s,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3:1。学科网不计质量损失,取重力加速度g=10m/s2。则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是

A

B

C

D

正确答案

B

解析


知识点

运动的合成和分解动量守恒定律
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

(1)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是______。(填选项前的字母)

A. 逸出功与ν有关

B. Ekm与入射光强度成正比

C. ν<ν0时,会逸出光电子

D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关

(2)在光滑水平面上,一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后,A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小可能是__________。(题选项前的字母)

A. 0.6        

B. 0.4          

C. 0.3           

D. 0.2

正确答案

(1)D(2)A

解析

(1)光电子的最大初动能与入射光频率的关系是Ekm = hv-W,结合图象易判断D正确。

(2)由碰撞中的动量守恒得mv = 2mvB-mvA,vA>0,则vB>0.5v,故小于0.5v的值不可能有,A正确。

知识点

动量守恒定律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 · 16 分

如图所示,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的距离为h。物块B质量是小球的5倍,至于粗糙的水平面上且位于O点正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,求物块在水平面上滑行的时间t。

正确答案

解析

设小球的质量为m,运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1,取小球运动到最低点重力势能为零,根据机械能守恒有:             

得:

设碰撞后小珠反弹的速度大小为v1/,同理有:

得:

设碰后物块的速度大小v2,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律有

得: ④

物块在水平面上所受摩擦力的大小为: F=5μmg⑤

设物块在水平面上滑行的时间为t,根据动量定理(Ft=Δmv)有:…⑥

得:

知识点

动量守恒定律机械能守恒定律
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)在光电效应试验中,某金属的截止频率相应的波长为0,该金属的逸出功为______。若用波长为<0)单色光做实验,则其截止电压为______。已知电子的电荷量,真空中的光速和布朗克常量分别为e,c和h。

(2)如图,ABC三个木块的质量均为m。置于光滑的水平面上,BC之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触可不固连,将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把BC紧连,是弹簧不能伸展,以至于BC可视为一个整体,现A以初速沿BC的连线方向朝B运动,与B相碰并粘合在一起,以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A,B分离,已知C离开弹簧后的速度恰为,求弹簧释放的势能。

正确答案

见解析。

解析

(1)由

由爱因斯坦质能方程

(2)设碰后A、B和C的共同速度的大小为v,由动量守恒得

设C离开弹簧时,A、B的速度大小为,由动量守恒得

设弹簧的弹性势能为,从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒,有

由①②③式得弹簧所释放的势能为

知识点

动量守恒定律能量守恒定律与能源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 · 20 分

雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为,初速度为,下降距离后于静止的小水珠碰撞且合并,质量变为。此后每经过同样的距离后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次为,,,,,。,,,,,,(设各质量为已知量)。不计空气阻力。

(1)   若不计重力,求第次碰撞后雨滴的速度

(2)   若考虑重力的影响,

a求第1次碰撞前、后雨滴的速度

b求第n次碰撞后雨滴的动能

正确答案

见解析

解析

(1)不计重力,全过程中动量守恒,m0v0=mnv′n

得                

(2)若考虑重力的影响,雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动,碰撞瞬间动量守恒

a  第1次碰撞前   

第1次碰撞后  

b 、第2次碰撞前  

利用①式化简得           ②

第2次碰撞后,利用②式得

同理,第3次碰撞后   

…………

第n次碰撞后   

动能           

知识点

动量守恒定律
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

(1)测年法是利用衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻的质量,为t=0时的质量。下面四幅图中能正确反映衰变规律的是           。(填选项前的字母)

(2)如图所示,一个木箱原来静止在光滑水平面上,木箱内粗糙的底板上放着一个小木块。木箱和小木块都具有一定的质量。现使木箱获得一个向右的初速度,则   。(填选项前的字母)

a小木块和木箱最终都将静止

b小木块最终将相对木箱静止,二者一起向右运动

c小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞,而木箱一直向右运动

d如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止,则二者将一起向左运动

正确答案

(1)c

(2)b

解析

(1)由公式可知C答案正确。

(2)系统不受外力,系统动量守恒,最终两个物体以相同的速度一起向右运动,b正确。

知识点

动量守恒定律原子核衰变及半衰期、衰变速度
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如图,质量为M的小船在静止水面上以速率V0 向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为______。(填选项前的字母)

A

B

C

D

正确答案

C

解析

由动量守恒可知解得小船的速度为答案C

知识点

动量守恒定律反冲
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)用频率为的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线,且,则       

a

b   

d

(2)如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙。重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为。使木板与重物以共同的速度向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长,重物始终在木板上。重力加速度为

正确答案

见解析

解析

(1)b

(2)解:第一次与墙碰撞后,木板的速度反向,大小不变,此后木板向左做匀减速运动,重物向右做匀减速运动,最后木板和重物达到共同的速度。设木板的质量为m,重物的质量为2m,取向右为动量的正向,由动量守恒得

设从第一次与墙碰撞到重物和木板具有共同速度v所用的时间为,对木板应用动量定理得

由牛顿第二定律得

式中为木板的加速度。

在达到共同速度v时,木板离墙的距离

开始向右做匀速运动到第二次与墙碰撞的时间为

从第一次碰撞到第二次碰撞所经过的时间为

由以上各式得

知识点

动量定理动量守恒定律氢原子的能级公式和跃迁
下一知识点 : 机械能
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