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2.如图所示,两物块A、B用轻弹簧相连,质量为mA=mB=2kg,初始时两物体静止于光滑水平地面上,弹簧处于原长.质量mC=4kg的物块C以v0=6m/s的速度向右匀速运动,C与A碰撞后粘在一起,在以后的运动中,求:
①当弹簧的弹性势能最大时,物块B的速度v1为多大;
②弹性势能的最大值EP是多少.

分析 当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大,根据动量守恒求出物块B的速度大小.
根据定律守恒求出AC的共同速度,结合三者的共同速度,运用能量守恒求出弹性势能的最大值.

解答 解:①当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大,规定C的初速度方向为正方向,根据动量守恒有
mCv0=(mA+mB+mC)v1
代入数据解得 v1=3m/s           
②对A、C系统,规定C的方向为正方向,根据动量守恒有 mCv0=(mA+mC)v2
对A、B、C系统,根据能量守恒有${E}_{p}=\frac{1}{2}({m}_{A}+{m}_{C}){{v}_{2}}^{2}$-$\frac{1}{2}({m}_{A}+{m}_{B}+{m}_{C}){{v}_{1}}^{2}$ 
代入数据解得    Ep=12 J        
答:①当弹簧的弹性势能最大时,物块B的速度v1为3m/s;
②弹性势能的最大值EP是12J.

点评 本题考查了动量守恒和能量守恒定律的综合运用,知道三者速度相等时,弹性势能最大,知道AC碰撞的过程中有能量损失.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

7.线框中介有两个电学元件,可能是电阻、电感、电容三元件中的其中两个,根据题中描述的实验现象,将框中元件及连接画出.
将P接A,Q接C,不改变电压,增大交流电的频率,灯泡亮度增大;
将P改接B,Q接C,电压不变,增大频率,灯泡亮度比P改接A的亮度大;
将P改接A,Q接B,不改变电压,增大交流电的频率,灯泡亮度不变.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

13.用图甲所示装置验证机械能守恒定律时,所用交流电源的频率为50Hz,得到如图乙所示的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起点O(O点为打点计时器在纸带上打下的第一个点)的距离s0=19.00cm,点A、C间的距离为s1=8.36cm,点C、E间的距离为s2=9.88cm,取9.8m/s2,测得重物的质量为1kg. 
(1)下列做法正确的有AB.
A、图甲中两限位孔必须在同一竖直线上
B、实验前,手应提住纸带上端,并使纸带竖直
C、实验时,先放手松开纸带,再通打点计时器电源
D、数据处理时,应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
(2)选取O、C两点为初末位置研究机械能守恒.重物减少的重力势能是2.68J,打下C点时重物的速度是2.28m/s(结果保留三位有效数字).

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

10.如图,在竖直向下的磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L=0.4m.一质量为m=0.2kg、电阻R0=0.5Ω的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好.若轨道左端P点接一电动势为E=1.5V、内阻为r=0.1Ω的电源和一阻值R=0.3Ω的电阻.轨道左端M点接一单刀双掷开关K,轨道的电阻不计.求:
(1)单刀双掷开关K与1闭合瞬间导体棒受到的磁场力F;
(2)单刀双掷开关K与1闭合后导体棒运动稳定时的最大速度vm
(3)导体棒运动稳定后,单刀双掷开关K与1断开,然后与2闭合,求此后能够在电阻R上产生的电热QR和导体棒前冲的距离X.

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17.某同学把较粗的铜丝和铁丝相隔较近插入苹果中,制成一个水果电池,用如下器材研究苹果电池的电动势和内阻:开关、电阻箱(最大阻值999Ω)、毫安表(最大量程1mA,内阻忽略不计)、导线若干.
(1)在图甲中用笔画线代替导线将各元件连接成实验电路;
(2)闭合开关,改变电阻箱的阻值R,记录多组I、R数据,作出R-$\frac{1}{I}$图象如图乙直线A,由此可知此时苹果电池的电动势E=1.0 V(保留两位有效数字),内阻r=900Ω;
(3)增大铜丝和铁丝的插入深度,重复上述步骤进行实验,作出R-$\frac{1}{I}$图象如图乙直线B,由此可知,电极插入的深度增加,苹果电池的电动势E不变,内阻 r减小(本小问两空均选填“增加”,“减少”或“不变”).

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

7.如图所示,在光滑水平地面上,有一右端装有固定竖直挡板的平板小车质量m1=4.0kg,挡板上固定一轻质细弹簧.位于小车上A点处的质量m2=1.0kg的木块(视为质点)与弹簧的左端相接触但不连接,此时弹簧与木块间无相互作用力.木块与小车面之间的摩擦可忽略不计.现小车与木块一起以v0=2.0m/s的速度向右运动,小车与其右侧的竖直墙壁发生碰撞,已知碰撞时间极短,碰撞后小车以v1=1.0m/s的速度水平向左运动,取g=10m/s2.求:
①竖直墙壁对小车的冲量I多大;
②若弹簧始终处于弹性限度内,小车与墙壁碰撞后,木块相对小车静止时的速度v2和弹簧的最大弹性势能Ep分别是多大.

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

14.如图所示,边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场,边界OA上有一粒子源S.某一时刻,从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子 (不计粒子的重力及粒子间的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场.已知∠AOC=60°,从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于$\frac{T}{2}$(T为粒子在磁场中运动的周期),则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间可能为(  )
A.$\frac{T}{10}$B.$\frac{T}{8}$C.$\frac{T}{6}$D.$\frac{T}{4}$

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

11.如图所示,质量为m的带有光滑弧形的槽静止在光滑水平面上,圆弧底部切线是水平的.一个质量也为m的小球从槽高h处开始由静止下滑,在下滑过程中,关于小球和槽组成的系统,以及小球到达底端的速度v,判断正确的是(  )
A.在水平方向上动量守恒,v=$\sqrt{2gh}$B.在水平方向上动量不守恒,v=$\sqrt{2gh}$
C.在水平方向上动量守恒,v<$\sqrt{2gh}$D.在水平方向上动量不守恒,v<$\sqrt{2gh}$

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

12.如图所示,是一种折射率n=1.5的棱镜,用于某种光学仪器中,现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上,入射角的大小i=arcsin0.75(即:sini=0.75),求:
(i)光在棱镜中传播的速率.
(ii)画出此束光线射出棱镜后的方向,要求写出简要的分析过程.(不考虑返回到AB和BC面上的光线).

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