(2)全程由能量守恒得 E=magh-(ma+mb)v22=m0gh 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

把一只乒乓球从胸前的某个高度释放,落到坚硬的水泥地上,反弹后可以达到接近胸前释放时的高度,但无论如何是不会超过这个高度的.同样取一只刚性很好的金属球,从相同高度释放,反弹后也不会跳得更高,这是由能量守恒定律决定的.如果如图所示那样,把乒乓球放在金属球上面,让它们从原来高度落下,落地反弹以后,乒乓球会跳多高呢?也许你会感到吃惊,乒乓球比单独下落跳得更高.这就是著名的超级球问题!
若二球从高处释放时球心连线处于竖直方向,且金属球与地、球与球之间的相互作用均可看作是弹性的.则请结合所学的物理知识通过必要的计算,求出此时乒乓球能跳的高度大约是原高度的多少倍?
提示:
(1)可认为金属球质量远大于乒乓球质量;
(2)两球在运动过程中均忽略空气阻力.

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【解析】(1)电动机的输出功率为

F=BIL=

当速度稳定时,由平衡条件得

解得v=2m/s 

(2)由能量守恒定律得  

解得t=1s

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解析 (1)设木板第一次上升过程中,物块的加速度为a物块,由牛顿第二定律kmgsin θmgsin θma物块

解得a物块=(k-1)gsin θ,方向沿斜面向上

(2)设以地面为零势能面,木板第一次与挡板碰撞时的速度大小为v1

由机械能守恒得:×2mv=2mgH

解得v1

设木板弹起后的加速度为a,由牛顿第二定律得:

a=-(k+1)gsin θ

木板第一次弹起的最大路程s1

木板运动的路程s+2s1

(3)设物块相对木板滑动距离为L

根据能量守恒mgHmg(HLsin θ)=kmgLsin θ

摩擦力对木板及物块做的总功W=-kmgLsin θ

解得W=-

答案 (1)(k-1)gsin θ;方向沿斜面向上

(2) (3)-

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(1)通常用的游标卡尺,在游标上有20个小等分刻度,它们的总长度为19mm,它的每一分度与主尺的最小分度1mm相差
1
20
mm.如图所示为用20分度的游标卡尺测量一金属钢笔杆某处直径时的示数,则钢笔杆此处的直径为
1.055
1.055
cm.
(2)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度9.8m/s2,小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字):
时刻 t2 t3 t4 t5
速度(m/s) 4.99 4.48 3.98
①由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=
3.48
3.48
m/s;
②从t2到t5时间内,重力势能增量△Ep=
1.24
1.24
J,动能减少量△Ek=
1.28
1.28
J;
③在误差允许的范围内,若△Ep与△Ek近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得△E p
△E k  (选填“>”、“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是
纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在
纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在

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光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图1所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,利用光电计时器来探究合外力做功与动能变化的关系.
如图2所示,水平面O点左侧是光滑平面,右侧是粗糙平面,弹簧的左端固定在竖直的墙壁上,弹簧处于自然长度时右端恰好在O点,在O点固定光电门可以测出木块通过O点的时间,木块与弹簧不相连.现用木块将弹簧压缩一段距离,然后由静止释放,将弹簧压缩的长度x、木块通过光电门的时间t、木块在粗糙水平面上滑行的距离s记入表中.

实验序号 1 2 3 4 5 6
压缩量x/cm 10 15 20 25 30 35
时间t/s 0.100 0.067 0.050 0.040 0.033 0.029
距离s/m 0.50 1.13 2.00 3.12 4.50 6.13
(1)若木块长L,通过光电门时间t,则木块通过光电门时的速度v0=
L
t
L
t

(2)从理论上讲,木块在粗糙水平面上滑动的距离s和木块通过光电门的时间t关系应是s∝
t-2
t-2
;请你运用数据表中测定的数据在图a所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性;
(3)选择适当的物理量在图b所示的坐标纸上作出能直观反映木块在粗糙水平面上滑行距离s与弹簧压缩量x的关系图象,根据图象写出的关系应是s∝
x2
x2

(4)由能量守恒定律,弹簧的最大弹性势能应等于木块在水平面上滑行中产生的总内能,由此可以确定弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的关系应是EP
x2
x2

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