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简答题

一水平放置的水管,距地面高h=l.8m,管内横截面积S=2.0cm2.有水从管口处以不变的速度v=2.0m/s源源不断地沿水平方向射出,设出口处横截面上各处水的速度都相同,并假设水流在空中不散开.取重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力.求水流稳定后在空中有多少立方米的水.

正确答案

以t表示水由喷口处到落地所用的时间,有 h=gt2

单位时间内喷出的水量为Q=S v,

空中水的总量应为 V=Q t,

由以上各式得 V=S•v•=2.4×10-4m3

答:在空中的水的总量为2.4×10-4m3

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简答题

如图所示,在高15m的平台上,有一个质量为0.2kg的小球被细线拴在墙上,球与墙之间有一个被压缩的轻弹簧,当细线被烧断时,小球被弹出,已知小球落地时的速度方向与水平成60 °夹角,忽略一切阻力,求轻弹簧被压缩时具有的弹性势能。(g=10m/s2)

正确答案

10J

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简答题

(1)如图1所示,在高为h的平台边缘抛出小球A,同时在水平地面上距台面边缘水平距离为s处竖直上抛小球B,两球运动轨迹在同一竖直平面内,不计空气阻力,重力加速度为g.若两球能在空中相遇,则小球A的初速度vA应大于______,A、B两球初速度之比为______.

(2)在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度的拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条.

①实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列哪些说法是正确的______(填字母代号).

A.将橡皮条拉伸相同长度即可       B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度

C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度       D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

②同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是______ (填字母代号).

A.两细绳必须等长

B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大

D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些

(3)要测量电压表V1的内阻RV,其量程为2V,内阻约为2kΩ.实验室提供的器材有:

电流表A,量程0.6A,内阻约0.1Ω;

电压表V2,量程5V,内阻5kΩ;

定值电阻R1,阻值30Ω;

定值电阻R2,阻值3kΩ;

滑动变阻器R3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A;

电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω;

开关S一个,导线若干.

①有人拟将待测电压表V1和电流表A串连接入电压合适的测量电路中,测出V1的电压和电流,再计算出RV.该方案实际上不可行,其最主要的原因是______;

②请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路.要求测量尽量准确,实验须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成.试在图2中画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连好),并标出所选元件的相应字母代号;

③由上问写出V1内阻RV的表达式,说明式中各测量量的物理意义.

正确答案

(1)由于A做平抛运动有:s=vAt′,h=,要使两球在空中相遇,所用时间小于t,所以vA>s

由s=vAt,

h-h′=

h=VBt′-

解得:=

    (2)①实验中两次拉伸橡皮条要将橡皮条拉伸相同长,即将橡皮条和绳的结点拉到相同位置.故选BD;

         ②为了减小实验误差,尽可能使弹簧秤、细绳、橡皮条与木板平行;为了能更好地确定力的方向,细绳要长些,

           标记同一细绳方向的两点要远些.故选BD.

    (3)①由于电压表的内阻很大,流过的电流较小,待测电压表V1和电流表A串连接入电压合适的测量电路中,电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流;

         ②由于电压表V1接入电路后,由电流通过时其两端电压可以直接读出,因而利用串联分压的特点,选用标准电压表V2和定值电阻R2

           反复测量通过滑动变阻器R3控制即可.测量电压表V1内阻Rv的实验电路如图所示;

         ③根据串联电路的特点:=(式中U1表示V1的电压,U2表示V1 和R2串联的总电压),所以Rv=

故答案为:(1)s;(2)①B D  ②B D;(3)①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流,②测量电压表V1内阻Rv的实验电路如图所示;③Rv=式中U1表示V1的电压,U2表示V1和R2串联的总电压.

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简答题

从某一建筑物的楼顶平台上将一小石子以v0=12m/s水平抛出,不计空气阻力,测得小石子落到水平地面前最后1s内的位移是20m.(g=10m/s2)求:

(1)最后1s内小石子下落的高度;

(2)小石子抛出后运动的总时间;

(3)建筑物楼顶平台距地面的高度.

正确答案

(1)小球在最后1s内,水平分位移x2=v0t2=12m

位移S2==20m 

由以上两式可得y2=16m

(2)(3)设建筑物楼顶平台的高度为H,石子下落的总时间为t,则有

H=gt2

H-y2=g(t-1)2   

由以上两式可得t=2.1s,H=22.05m;

答:(1)最后1s内小石子下落的高度为16m;

(2)小石子抛出后运动的总时间为2.1s;

(3)建筑物楼顶平台距地面的高度为22.05m.

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简答题

一人用一根长1m,只能承受46N的绳子,拴着一个质量为1kg的小球,在竖直平面内作圆周运动,已知转轴O离地6m,如图6所示,要使小球到达最低点时绳断,求小球到达最低点的最小速率及此条件下小球落地点到O点的水平距离.

正确答案

在最低点,小球做圆周运动的向心力是拉力和重力的合力,

T-mg=m

绳子要断开,拉力达到最大值46N,

v==m/s=6m/s.    

因为在最低点的速度是水平的,所以断开后,小球做平抛运动,抛出点离地面的高度为5m,

由h=gt2  

t==s=1s

x=v0t=6×1m=6m

答:小球到达最低点的最小速率为6m/s,此条件下小球落地点到O点的水平距离为6m.

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如图,ABC和ABD为两个光滑固定轨道,A、B、E在同一水平面上,C、D、E在同一竖直线上,D点距水平面的高度为h,c点的高度为2h.一滑块从A点以初速度v0分别的沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出.求

(1)滑块从C处落到水平面的时间;

(2)滑块从C处落到水平面时,落点与E的距离;

(3)为实现落点与E的距离SCE<SDE,v0应满足什么条件?

正确答案

(1)根据2h=gt2,解得t=

(2)根据动能定理得,-mg•2h=mv2-mv02

解得v=

则sc=vt=

(3)同理sD=

因为sc=

要SCE<SDE,也就是要有2(v02-4gh)<v02-2gh,

所以v02<6gh,

又滑块必须能到达C点,

即 vC2=v02-4gh,

所以 v02>4gh,

因此初速度应满足<υ0

答:(1)滑块从C处落到水平面的时间t=

(2)滑块从C处落到水平面时,落点与E的距离Sc=

(3)v0应满足<υ0

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简答题

如图所示,在距地面一定高度的地方以初速度v0向右水平抛出一个质量为m,带负电,电量为Q的小球,小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离.求:若在空间加上一竖直方向的匀强电场,使小球的水平距离增加为原来的2倍,求此电场场强的大小和方向.

正确答案

小球在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做初速度为0的匀加速直线运动.

     水平位移x=v0t,小球的水平距离增加为原来的2倍,知时间变为原来的2倍.

    因为 h=at2,知加上电场后加速度变为原来的,即a=g=

E=,方向向下.

故电场场强的大小为,方向竖直向下.

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如图所示,水平轨道上轻弹簧左端固定,弹簧处于自然状态时,其右端位于P点,现用一质量m=0.1 kg的小物块(可视为质点)将弹簧压缩后释放,物块经过P点时的速度v0=6 m/s,经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆光滑轨道的切线进入竖直固定的圆轨道,最后物块经轨道最低点A抛出后落到B点,若物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.15,s=4 m,R=1 m,A到B的竖直高度h=1.25 m,取g=10 m/s2

(1)求物块到达Q点时的速度大小(保留根号)。

(2)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动,简单说明理由。

(3)若物块从A水平抛出的水平位移大小为4 m,求物块在A点时对圆轨道的压力。

正确答案

解:(1)物块由P-Q:a=-μ

得:

(2)由于vt>=m/s,所以物块能经过点沿圆周轨道运动

(3)物块A-B:X=vAt,H=

得:  

A点,

FN=7.4N    

由牛顿第三定律知:物块在A点对轨道的压力为7.4N,方向竖直向下

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简答题

一质量为m1=1kg、带电量为q=0.5c的小球/V静止在光滑水平平台上,另一质 量为m2=1kg、不带电的小球M自平台左端以速度v=4.5m/s向右运动,两小球发生完全 弹性碰撞后,小球N自平台右端水平飞出,碰撞过程小球N的电荷量不变,不计空气阻力,小球N飞离平台后由λ点沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC,圆轨道ABC的形状为半径R<4m的圆截去了左上角127°的圆弧,CB为其竖直直径,在过A点的竖直线00'的右边空间存 在竖直向下的匀强电场,电场强度大小为E=10V/m,(sin53°=0.8,cos53°=0.6,重力加速度g取 10m/s2)求:

(1)两球碰撞后小球N的速度大小vN

(2)小球N经过A点的速度大vA

(3)欲使小球N在圆轨道运动时不脱离圆轨道,求 半径R的取值应满足什么条件?

正确答案

(1)由题意,两小球发生完全弹性碰撞,根据动量守恒和机械能守恒,得

   m2v=m1vN+m2vM

   m2v2=m1+m2

联立解得:vN=4.5m/s

(2)小球离开平台后做平抛运动,由题知,小球经过A点时的速度沿圆轨道的切线方向,则

  cos53°=

解得vA=7.5m/s

(3)(i)小球N沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC后,小球沿轨道做圆周运动,若恰好能通过最高点C,由重力和电场力的合力提供向心力,设滑至最高点的速度为vC,则有

   m1g+qE=m1

根据动能定理得:

-(m1g+qE)R(1+cos53°)=m1-m1

联立以上两式解得  R=m

故当0<R≤m时,小球N沿着轨道做圆周运动的,且能从圆的最高点C飞出.

(ii)若小球N恰好滑到与圆心等高的圆弧上的T点时速度为零,则滑块也沿圆轨道运动而不脱离圆轨道.根据动能定理得

-(m1g+qE)Rcos53°=0-m1

解得,R=m

根据题中信息可知R<4m.故当m≤R<4m时,小球在轨道内来回的滚动.

综上所术,小球能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道,半径R的取值应满足0<R≤m或m≤R<4m. 

答:

(1)两球碰撞后小球N的速度大小vN是4.5m/s.

(2)小球N经过A点的速度大vA是7.5m/s

(3)欲使小球N在圆轨道运动时不脱离圆轨道,半径R的取值应满足0<R≤m或m≤R<4m.

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简答题

将小球从距地面0.8m高处以3m/s的速度水平抛出,求小球在空中运动的时间和落地时速度的大小.( g取10m/s2).

正确答案

(1)根据h=gt2得:t==s=0.4s

(2)落地时竖直方向上的速度为:vy=gt=4m/s

此时小球的速度为:v ==5m/s

答:小球在空中运动的时间为0.4s,落地时速度的大小为5m/s.

下一知识点 : 实验:研究平抛运动
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