【题目】4×100 m接力赛是奥运会上一个激烈的比赛项目,甲、乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9 m/s的速度跑完全程.为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前x0处作了标记,当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度为L=20 m,设乙起跑后的运动是匀加速运动,试求:
(1)若x0=13.5 m,且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,则在完成交接棒时乙离接力区末端的距离为多大?
(2)若x0=16 m,乙的最大速度为8 m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲、乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少?
【答案】(1)6.5 m (2)2.67 m/s2
【解析】试题分析:(1)甲追上乙时,位移之差等于,根据匀变速直线运动的平均速度公式,抓住位移关系求出追及的时间,从而求出在完成交接棒时乙离接力区末端的距离.(2)甲、乙的最大速度
,所以在完成交接棒时甲走过的距离越长,成绩越好.因此应当在接力区的末端完成交接,且乙达到最大速度.通过乙先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动,通过加速的时间和匀速的时间,求出匀加速直线运动的加速度.
(1)设经过时间t,甲追上乙,根据题意有,
将代入得
,
此时乙离接力区末端的距离为
(2)因为甲、乙的最大速度,所以在完成交接棒时甲走过的距离越长,成绩越好.因此应当在接力区的末端完成交接,且乙达到最大速度
.
设乙的加速度为a,加速的时间,在接力区的运动时间
,
所以,解得
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【题目】如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨MN、PQ处于竖直向下的足够大的匀强磁场中,导轨间距为L,导轨右端接有阻值为R的电阻。一根质量为m,电阻为r的金属棒垂直导轨放置,并与导轨接触良好。现使金属棒以某初速度向左运动,它先后经过位置a、b后,到达位置c处刚好静止。已知磁场的磁感应强度为B,金属棒经过a、b处的速度分别为v1、v2,a、b间距离等于b、c间距离,导轨电阻忽略不计。下列说法中正确的是( )
A. 金属棒运动到a处时的加速度大小为
B. 金属棒运动到b处时通过电阻R的电流方向由Q指向N
C. 金属棒在a→b与b→c过程中通过电阻R的电荷量相等
D. 金属棒在a处的速度v1是其在b处速度v2的倍
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【题目】如图所示为弹簧弹射装置,在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧,在其两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管径且与弹簧不固连),压缩弹簧并锁定。现解除锁定,则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。按下述步骤进行实验:
①用天平测出两球质量分别m1、m2;
②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h;
③解除弹簧锁定弹出两球,记录两球在水平地面上的落点P、Q。
回答下列问题:
(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能,还需测量的物理量有______。(已知重力加速度g)
A.弹簧的压缩量△x;
B.两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2;
C.小球直径;
D.两球从管口弹出到落地的时间t1、t2。
(2)根据测量结果,可得弹性势能的表达式为EP=____________。
(3)由上述测得的物理量来表示,如果满足关系式____________,那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。
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【题目】在赤道附近有一竖直向下的匀强电场,在此区域内有一根沿东西方向放置的直导体棒,由水平位置自静止落下,不计空气阻力,则导体棒两端落地的先后关系是( )
A. 东端先落地 B. 西端先落地
C. 两端同时落地 D. 无法确定
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【题目】如图所示,内壁光滑长度为4L、横截面积为S的汽缸A、B,A水平、B竖直固定,之间由一段容积可忽略的细管相连,整个装置置于温度27℃、大气压为p0的环境中,活塞C、D的质量及厚度均忽略不计。原长3L、劲度系数的轻弹簧,一端连接活塞C、另一端固定在位于汽缸A缸口的O点。开始活塞D距汽缸B的底部为3L.后在D上放一质量为
的物体。求:
①稳定后活塞D下降的距离;
②改变汽缸内气体的温度使活塞D再回到初位置,则气体的温度应变为多少?
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【题目】关于地球同步卫星,以下说法:①和地球公转具有相同的周期;②只能在赤道的正上方;③做匀速圆周运动,合外力为零;④离地心的距离是一定值。以上说法中正确的有:
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
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【题目】如图所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星,关于各物理量的关系,下列说法正确的是( )
A. 线速度
B. 万有引力
C. 角速度
D. 向心加速度
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【题目】有可视为质点的木块由A点以一定的初速度为4m/s水平向右运动,水平部分AB的长度为2m,物体和AB间动摩擦因素为μ1=0.1,BC无限长,物体和BC间动摩擦因素为,木块过B点处能量损失不计。求:
(1)物体第一次到达B点的速度;
(2)通过计算说明最后停在水平面上的位置距B点的距离。
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