内容正文:
高中物理选择性必修一
学生作业
第一章《动量守恒定律》
第二章《机械运动》
第三章《机械波》
第四章《光》
班 级:
姓 名:
学 号:
教 师:
学 科:
主题
动量定理
知识回顾
动量: 动量的变化量: 动量定理:
第一题
1.一个质量为60kg的男孩从高处跳下,以5m/s的速度竖直落地。
(1)男孩落地时曲膝,用了1s停下来,求落地时受到的平均作用力。
(2)假如他落地时没有曲膝,只用了0.1s就停下来,求落地时受到的平均作用力。
共10分
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第二题
2.安全头盔主要由帽壳和帽衬(如图)构成,某同学对安全头盔性能进行了模拟检测。将一质量的砖块放入头盔帽衬上,然后让其与头盔在距离地面高处一起自由下落,头盔与水泥地面碰撞,帽壳被挤压凹陷了。将头盔与地面相碰挤压变形的过程视为匀减速过程,且减速过程中砖块所受的重力忽略不计,。求:
(1)头盔落地时的速度; (2)砖块做匀减速运动的时间;
(3)砖块在匀减速阶段所受平均作用力大小。
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主题
动量守恒定律
知识回顾
动量守恒定律的条件: 表达式:
第一题
1.随着机动车数量的增加,交通安全问题日益凸显,分析交通违法事例,将警示我们遵守交通法规,珍惜生命。已知某限速60km/h的平直公路上,一辆质量为m1=800kg的汽车A以速度v1=12m/s沿平直公路行驶时,驾驶员发现前方不远处有一质量m2=1200 kg的汽车B以速度v2迎面驶来,两猛烈地相撞,相撞后结合在一起再沿B车原行驶方向滑行6m后停下,设两车与路面间动摩擦因数μ=0.3, g取10m/s2,忽略碰撞过程中路面摩擦力的冲量,求:
(1)两车碰撞后刚结合在一起时的速度大小;
(2)求B车的速度v2,并判断B车是否超速;
共10分
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第二题
2、一颗手榴弹在5m高处以v0 = 10m/s的速度水平飞行时,炸裂成质量比为3:2的两小块,质量大的以100m/s的速度反向飞行,求:
(1)质量小的速度大小。
(2)判断两块单片分别做什么运动。
(3)两块弹片下落的时间
(4)两块弹片落地点的距离。(g取10m/s2)
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主题
实验:验证动量守恒定律
知识回顾
表达式: 数字计时器计算速度: 打点计时器计算速度: 平抛运动:
第一题
1.某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中动量的变化规律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速直线运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速直线运动,他设计的具体装置如图甲所示,在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50 Hz,长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。
(1)若已得到打点纸带如图乙所示,测得各计数点间距离并标在图上,点1为打下的第一点,则应选___________段来计算小车A的碰前速度,应选___________段来计算小车A和小车B碰后的共同速度。(填“1~2”“2~3”“3~4”或“4~5”)
(2)已测得小车A的质量mA=0.40 kg,小车B的质量mB=0.20 kg,由以上的测量结果可得:碰前两小车的总动量为 kg·m/s,碰后两小车的总动量为 kg·m/s。由此可得出的实验结论是 。
共10分
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第二题
2.如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)为完成此实验,以下提供的测量工具中,本实验必须使用的是___________。(选填选项前的字母)
A.刻度尺 B.天平 C.打点计时器 D.秒表
(2)关于本实验,下列说法中正确的是___________。(选填选项前的字母)
A.同一组实验中,入射小球必须从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须小于被碰小球的质量
C.轨道倾斜部分必须光滑 D.轨道末端必须水平
(3)在某次实验中,入射小球和被碰小球的质量、,记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上,在实验误差允许范围内,若满足关系式___________,则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。如果小球碰撞为弹性碰撞,还应该满足关系式___________[用(3)中测量的量表示]
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主题
弹性碰撞和非弹性碰撞
知识回顾
弹性碰撞: 非弹性碰撞: 完全非弹性碰撞:
第一题
1、 一个质量M=1kg的鸟在空中v0=6m/s沿水平方向飞行,离地面高度h=20m,忽被一颗质量m=20g沿水平方向同向飞来的子弹击中,子弹速度v=300m/s,击中后子弹留在鸟体内,鸟立即死去,g=10m/s2.
求:(1)鸟被击中后的速度为多少?(2)鸟落地处离被击中处的水平距离.
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第二题
2.如图所示,有一摆长为L的单摆,摆球A自摆呈水平时的位置摆下,在摆的平衡位置与置于光滑水平面上的B球发生弹性碰撞,导致后者又跟置于同一水平面上的C球发生完全非弹性碰撞。假设A、B、C球的质量均为m,那么:(1)A、B两球的碰撞前A的速度为 ;(2)A、B球碰撞后A球的速度为多大?(3)B、C球碰撞后它们的共同速度为多大?
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滑块——木板模型
知识回顾
动量守恒定律的表达式: 动量定理的表达式:
机械能守恒定律的表达式: 动能定理的表达式:
匀变速直线运动: 牛顿第二定理:
第一题
1.如图所示,光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C,滑块B置于A的左端,三者质量分别为 、、 .开始时C静止,A、B一起以 的速度匀速向右运动,A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动,经过一段时间, A、B再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与C碰撞.求:(1)A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小.(2)系统损失的机械能。
共10分
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第二题
2.如图所示,质量M=2kg的足够长的木板静上在光滑的水平面上,质量m=1kg的滑块静止在木板的左端。现给滑块施加一方向水平向右、大小的拉力,经时间后撤去拉力,已知撤去拉力的瞬间,木板的速度大小,取重力加速度大小。求:
(1)滑块与木板间的动摩擦因数;
(2)撤拉力的瞬间,滑块的速度的大小;
(3)木板和滑块最后的共同速度的大小。
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主题
子弹打木块模型
知识回顾
动量守恒定律的表达式: 动量定理的表达式:
机械能守恒定律的表达式: 动能定理的表达式:
平抛运动: 牛顿第二定理:
第一题
1.把一质量为m=0.2kg的小球放在高度h=5.0m的直杆的顶端,如图所示,一颗质量m′=0.01kg的子弹以v0=500m/s的速度沿水平方向击中小球,并穿过球心,小球落地处离杆的距离s1=20m.
求:(1)子弹穿过后小球的速度v, (2)子弹落地处离杆的距离s2.
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第二题
2、如图所示,两个质量都为M的木块A、B用轻质弹簧相连放在光滑的水平地面上,一颗质量为m的子弹以速度v射向A块并嵌在其中,求:A
B
v
(1) 若子弹打击A的时间极短,求A得速度
(2)弹簧被压缩后的最大弹性势能。(弹簧压缩最短时弹性势能最大)
(3)求整个过程中的机械能的损失。
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简谐运动(简谐运动的描述)
知识回顾
位移函数: 振幅: 周期: 频率: 相位: 回复力: 能量变化:
第一题
1.如图所示,弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动,B、C相距40cm,当振子经过B点时开始计时,经过1s,振子首次到达C点。求:
(1)振子的振幅和频率;(2)振子在5s内通过的路程和位移。
共10分
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第二题
2.如图所示,劲度系数为k的弹簧上端固定在天花板上,下端挂一质量为m的小球,小球静止后,再向下将弹簧拉长x,然后放手,小球开始振动。
(1)请证明小球的振动为简谐运动;
(2)求小球振动的振幅;
(3)求小球运动到最高点的加速度。
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简谐运动(简谐运动的描述)
知识回顾
位移函数: 单摆回复力: 单摆周期:
单摆测重力加速度:
第一题
1.一条细线下面挂着一个小球,让它自由摆动,画出它的振动图像如图所示。
(1)请根据图中的数据计算出它的周期、频率、振幅。
(2)请根据图中的数据估算出它摆动的摆长和最大偏角。
共10分
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第二题
2.如图所示图甲中O点为单摆的固定悬点,现将一个小摆(可视为质点)拉至A点,此时细线处于绷紧状态,释放摆球,摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动,其中B点为运动中的最低位置。∠AOB=∠COB=(小于10°且是未知量)。由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻,求:
(1)单摆的振动周期T;
(2)单摆的摆长L;
(3)摆球运动过程中的最大动量p。
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简谐运动(单摆)
知识回顾
位移函数: 单摆回复力: 单摆周期:
单摆测重力加速度:
第一题
1.如图所示,单摆摆长为l,摆球质量为m,带正电q,悬挂在电场强度大小为E、方向竖直向下的匀强电场中,使摆球在偏离最低点、摆角很小的位置释放。(忽略空气阻力)
(1)求摆角为时,摆球所受回复力的大小;
(2)证明:在摆角很小时,摆球的运动是简谐运动。(很小时,)
共10分
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第二题
2.某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)该同学用游标卡尺测小球的直径,读数前应锁定图1中的部件__________(选填“”、“”或“”),游标卡尺读数部分放大图如图2所示,读数为__________。将小球放入游标卡尺的凹槽内,具体操作如图3所示,该操作会导致小球测量值__________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)下列操作正确的是__________
A. 摆长应为绳长和小球直径之和 B. 测量周期时,应从小球经过最低点开始计时
C. 若从计数为1到计数的时间为,则周期为 D. 小球的初始摆角应尽量大一些
(3)测出单摆周期与摆长,重力加速度的表达式为__________(用和表示)。
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机械波
知识回顾
波长: 频率: 波速: 反射: 折射: 衍射: 叠加: 干涉:
第一题
1.一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点沿轴方向做简谐运动的表达式为(的单位是)。
(1)由图确定这列波的波长与振幅。
(2)求出这列波的周期和波速。
(3)试判定这列波的传播方向。
共10分
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第二题
2.某波源s发出一列简谐横波,波源s的振动图像如图所示。在波的传播方向上有A、B两点,它们到s的距离分别为45m和55m。测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s。由此可知
①由图确定这列波的周期、振幅、波长;
②当B点离开平衡位置的位移为+6cm时,A点离开平衡位置的位移是多少。
共10分
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机械波
知识回顾
波长: 频率: 波速: 反射: 折射: 衍射: 叠加: 干涉:
第一题
1.图甲中的O点为某波源的位置,该波源从t=0时刻开始振动,其振动图像如图乙所示,产生的横波在均匀介质中沿x轴正方向传播,已知波速v=2m/s。
(1)求该横波的波长并写出波源的振动方程;
(2)请在图甲中画出t=1.5s时的波动图像。
共10分
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第二题
2.两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处,两列波的波速均为0.4m/s,波源的振幅均为2cm。图示为0时刻两列波的图像,此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5m处。
(1)求两列波相遇的时刻。 (2)求1.5s后质点M运动的路程。
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光的反射和折射
知识回顾
折射定律: 折射率: 全反射: 双缝干涉测波长:
第一题
1.如图所示,一小孩在河水清澈的河面上沿直线以的速度游泳,已知这条河的深度为,不考虑水面波动对视线的影响。时刻他看到自己正下方的河底有一小石块,时他恰好看不到小石块了,求:
(1)河水的折射率是多少?
(2)时小孩看到的石块深度为多少?
共10分
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第二题
2.如图所示,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,其中AB长度为l,其折射率n=,∠A=90°,∠B=30°。一束光线从距离B点处射到AB边上并进入棱镜,然后垂直于AC边射出,已知光在真空中的传播速度为c。
(1)作出光线进入并离开棱镜最简单的光路图,并求光线在AB面入射角大小;
(2)求上问光路图中光在棱镜中的传播时间。
共10分
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光的反射和折射
知识回顾
折射定律: 折射率: 全反射: 双缝干涉测波长:
第一题
1.如图所示,由某种透明物质制成的直角三棱镜,,长为,且在外表面镀有水银,一束与面成角的光线从边的中点D射入棱镜,已知棱镜对该光的折射率,求:光线从面射出棱镜的位置与C点的距离。
共10分
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第二题
2.光线以60°的入射角从空气射入玻璃中,折射光线与反射光线恰好垂直。(真空中的光速)
(1)光在界面的反射角为多少?玻璃的折射率为多少?
(2)光在玻璃中的传播速度为多少?
(3)当入射角变为45°时,折射角的正弦为多少?
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实验:用双缝干涉测量光的波长
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折射定律: 折射率: 全反射: 双缝干涉测波长:
第一题
1.在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1),并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L,接通电源使光源正常工作,发出白光。
(1)组装仪器时,若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处,则_____。
A.可观察到水平方向的干涉条纹 B.可观察到竖直方向的干涉条纹 C.看不到干涉现象
(2)若取下红色滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中______。
A.观察不到干涉条纹 B.可观察到明暗相间的白多纹 C.可观察到彩色条纹
(3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可_____;
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
(4)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时,游标卡尺的读数分别为、,则入射的单色光波长的计算表达式为_____。分划板刻成在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示,则其读数为______。
共10分
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第二题
2.如图所示的双缝干涉实验装置中,用拨杆调节单缝与双缝平行时应_______(填“左右”或“上下”移动。当分别用红色和紫色的滤光片装在单缝前时,在光屏上相邻干涉条纹间距分别为和,则________(填“>”“=”或“<”)。若双缝之间的距离为0.300mm,双缝与屏幕的距离为1.00m,当装上红色滤光片时,测得第2条到第6条亮条纹中心间的距离为8.40mm,计算红光的波长为________nm。
共10分
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选择性必修一知识点
第第一章《动量守恒定律》
第二章《机械运动
第第三章《机械波》
第第四章《光》
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高中物理选择性必修一
学生作业
(教师答案版)
第一章《动量守恒定律》
第二章《机械运动》
第三章《机械波》
第四章《光》
教 师:
学 科:
主题
动量定理
知识回顾
第一题
1.一个质量为60kg的男孩从高处跳下,以5m/s的速度竖直落地。
(1)男孩落地时曲膝,用了1s停下来,求落地时受到的平均作用力。
(2)假如他落地时没有曲膝,只用了0.1s就停下来,求落地时受到的平均作用力。
(1)曲膝落地:男孩的质量为60kg,落地速度为-5m/s(向下为负),落地后速度为0m/s,时间为1s。
· 根据动量定理,有:(F−mg)×t=0−(−mv)(F−mg)×t=0−(−mv),
· 代入数值计算得:F=mvt+mg=60×51+60×10=900NF=tmv+mg=160×5+60×10=900N。
(2)没有曲膝落地:男孩的质量为60kg,落地速度为-5m/s,落地后速度为0m/s,时间为0.1s。
1. 根据动量定理,有:(F′−mg)×t′=0−(−mv)(F′−mg)×t′=0−(−mv),
1. 代入数值计算得:F′=mvt′+mg=60×50.1+60×10=3600NF′=t′mv+mg=0.160×5+60×10=3600N。
共10分
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第二题
2.安全头盔主要由帽壳和帽衬(如图)构成,某同学对安全头盔性能进行了模拟检测。将一质量的砖块放入头盔帽衬上,然后让其与头盔在距离地面高处一起自由下落,头盔与水泥地面碰撞,帽壳被挤压凹陷了。将头盔与地面相碰挤压变形的过程视为匀减速过程,且减速过程中砖块所受的重力忽略不计,。求:
(1)头盔落地时的速度; (2)砖块做匀减速运动的时间;
(3)砖块在匀减速阶段所受平均作用力大小。
2.(1) ;(2) ;(3)
【详解】(1)头盔落地时的速度为,由 可得
(2)令砖块做匀减速的时间为,根据运动学关系可得 解得
(3)令砖块在匀减速阶段所受平均作用力大小为,由动量定理可得
代入数据解得
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动量守恒定律
知识回顾
第一题
1.随着机动车数量的增加,交通安全问题日益凸显,分析交通违法事例,将警示我们遵守交通法规,珍惜生命。已知某限速60km/h的平直公路上,一辆质量为m1=800kg的汽车A以速度v1=12m/s沿平直公路行驶时,驾驶员发现前方不远处有一质量m2=1200 kg的汽车B以速度v2迎面驶来,两猛烈地相撞,相撞后结合在一起再沿B车原行驶方向滑行6m后停下,设两车与路面间动摩擦因数μ=0.3, g取10m/s2,忽略碰撞过程中路面摩擦力的冲量,求:
(1)两车碰撞后刚结合在一起时的速度大小;
(2)求B车的速度v2,并判断B车是否超速;
1.(1)6m/s;(2)18m/s,超速
【详解】(1)对于碰后减速过程有
对共同滑行的过程有 可得v共=6m/s
(2)以碰撞前A车运动的方向为正方向,对碰撞过程由动量守恒定律得m1v1-m2v2=-(m1+m2)v共
可得v2=18m/s >60km/h故B车超速。
共10分
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第二题
2、一颗手榴弹在5m高处以v0 = 10m/s的速度水平飞行时,炸裂成质量比为3:2的两小块,质量大的以100m/s的速度反向飞行,求:
(1) 质量小的速度大小。
(2) 判断两块单片分别做什么运动。
(3) 两块弹片下落的时间
(4)两块弹片落地点的距离。(g取10m/s2)
动量守恒定律:设手榴弹的总质量为 5m5m,爆炸后质量大的那块质量为 3m3m,速度 v1=−30m/sv1=−30m/s(向左),质量小的那块质量为 2m2m,速度设为 v2v2。根据动量守恒定律,有:5mv0=3mv1+2mv25mv0=3mv1+2mv2
代入数据解得:v2=5v0−3v12=5×10−3×302=70 m/sv2=25v0−3v1=25×10−3×30=70 m/s
平抛运动:两块碎片在水平地面上的落地点相距100米。爆炸后,两块碎片分别向前和向后做平抛运动,下落到地面的时间为:t=2hg=2×510=1 st=g2h=102×5=1 s
因此,两块碎片的水平位移分别为:
. x1=∣v1∣t=30×1=30 mx1=∣v1∣t=30×1=30 mx2=v2t=70×1=70 mx2=v2t=70×1=70 m
两块碎片落地点的距离为:L=x1+x2=30+70=100 mL=x1+x2=30+70=100 m
共10分
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实验:验证动量守恒定律
知识回顾
第一题
1.某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中动量的变化规律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速直线运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速直线运动,他设计的具体装置如图甲所示,在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50 Hz,长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。
(1)若已得到打点纸带如图乙所示,测得各计数点间距离并标在图上,点1为打下的第一点,则应选___________段来计算小车A的碰前速度,应选___________段来计算小车A和小车B碰后的共同速度。(填“1~2”“2~3”“3~4”或“4~5”)
(2)已测得小车A的质量mA=0.40 kg,小车B的质量mB=0.20 kg,由以上的测量结果可得:碰前两小车的总动量为 kg·m/s,碰后两小车的总动量为 kg·m/s。由此可得出的实验结论是 。
1. 2~3 4~5 0.420 0.417 在实验允许的误差范围内碰撞前后总动量不变
共10分
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第二题
2.如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)为完成此实验,以下提供的测量工具中,本实验必须使用的是___________。(选填选项前的字母)
A.刻度尺 B.天平 C.打点计时器 D.秒表
(2)关于本实验,下列说法中正确的是___________。(选填选项前的字母)
A.同一组实验中,入射小球必须从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须小于被碰小球的质量
C.轨道倾斜部分必须光滑 D.轨道末端必须水平
(3)在某次实验中,入射小球和被碰小球的质量、,记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上,在实验误差允许范围内,若满足关系式___________,则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。如果小球碰撞为弹性碰撞,还应该满足关系式___________[用(3)中测量的量表示]
2. AB AD
共10分
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弹性碰撞和非弹性碰撞
知识回顾
第一题
1、一个质量M=1kg的鸟在空中v0=6m/s沿水平方向飞行,离地面高度h=20m,忽被一颗质量m=20g沿水平方向同向飞来的子弹击中,子弹速度v=300m/s,击中后子弹留在鸟体内,鸟立即死去,g=10m/s2.求:(1)鸟被击中后的速度为多少?(2)鸟落地处离被击中处的水平距离.
计算鸟被击中后的速度:
把子弹和鸟作为一个系统,水平方向动量守恒。设击中的共同速度为V,取v0的方向为正方向,则有:Mv0+mv=(M+m)VMv0+mv=(M+m)V
代入数据计算得:
V=Mv0+mvM+m=1×6+0.02×3001+0.02=11.76m/s
V=M+mMv0+mv=1+0.021×6+0.02×300=11.76m/
计算落地时间和水平距离:
鸟被击中后做平抛运动,运动时间为:t=2hg=2×2010=2 st=g2h=102×20=2s
鸟落地处离被击中处的水平距离为:x=Vt=11.76×2=23.52 mx=Vt=11.76×2=23.52m
共10分
得分
第二题
2.如图所示,有一摆长为L的单摆,摆球A自摆呈水平时的位置摆下,在摆的平衡位置与置于光滑水平面上的B球发生弹性碰撞,导致后者又跟置于同一水平面上的C球发生完全非弹性碰撞。假设A、B、C球的质量均为m,那么:(1)A、B两球的碰撞前A的速度为 ;(2)A、B球碰撞后A球的速度为多大?(3)B、C球碰撞后它们的共同速度为多大?
2.(1);(2)
(1)A球的碰撞前的速度为,则有解得
A、B球发生弹性碰撞过程,由动量守恒定律可得
由能量守恒定律有
联立解得 ,则A、B球碰撞后A球的速度为。
(2)B、C球碰撞过程,由动量守恒定律可得 解得
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主题
滑块——木板模型
知识回顾
第一题
1.如图所示,光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C,滑块B置于A的左端,三者质量分别为 、、 .开始时C静止,A、B一起以 的速度匀速向右运动,A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动,经过一段时间, A、B再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与C碰撞.求:(1)A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小.(2)系统损失的机械能。
1.设碰后A的速度为,C的速度为,由动量守恒可得
碰后A、B满足动量守恒,设A、B的共同速度为,则
由于A、B整体恰好不再与C碰撞,故
联立以上三式可得 =2m/s
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第二题
2.如图所示,质量M=2kg的足够长的木板静上在光滑的水平面上,质量m=1kg的滑块静止在木板的左端。现给滑块施加一方向水平向右、大小的拉力,经时间后撤去拉力,已知撤去拉力的瞬间,木板的速度大小,取重力加速度大小。求:
(1)滑块与木板间的动摩擦因数;
(2)撤拉力的瞬间,滑块的速度的大小;
(3)木板和滑块最后的共同速度的大小。
2.(1);(2);(3)
【详解】(1)对木板进行分析,由动量定理有又因为联立代入数据解得
(2)对滑块进行分析,由动量定理有 代入数据解得
(3)撤去拉力后,由系统动量守恒有 代入数据解得
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主题
子弹打木块模型
知识回顾
第一题
2. 把一质量为m=0.2kg的小球放在高度h=5.0m的直杆的顶端,如图所示,一颗质量m′=0.01kg的子弹以v0=500m/s的速度沿水平方向击中小球,并穿过球心,小球落地处离杆的距离s1=20m.
求:(1)子弹穿过后小球的速度v, (2)子弹落地处离杆的距离s2.
.2.(1),s = vt 解得:v =" 20m/s"
(2)m1v0=" mv" + m1v1 v1=" 100m/s" (2分)
因子弹与小球落地所以历的时间相同,所以 得s1=" 100" m
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第二题
2、如图所示,两个质量都为M的木块A、B用轻质弹簧相连放在光滑的水平地面上,一颗质量为m的子弹以速度v射向A块并嵌在其中,求:A
B
v
(2) 若子弹打击A的时间极短,求A得速度
(2)弹簧被压缩后的最大弹性势能。(弹簧压缩最短时弹性势能最大)
(3)求整个过程中的机械能的损失。
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主题
简谐运动(简谐运动的描述)
知识回顾
第一题
1.如图所示,弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动,B、C相距40cm,当振子经过B点时开始计时,经过1s,振子首次到达C点。求:
(1)振子的振幅和频率;(2)振子在5s内通过的路程和位移。
1.(1)振子的振幅为平衡位置到B或者C的距离,即弹簧振子的振幅为
弹簧振子从B到C经历了半个周期用时,即
解得 弹簧振子的频率为
(2)弹簧振子每半个周期走过的路程为,则在内通过的路程为
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第二题
2.如图所示,劲度系数为k的弹簧上端固定在天花板上,下端挂一质量为m的小球,小球静止后,再向下将弹簧拉长x,然后放手,小球开始振动。
(1)请证明小球的振动为简谐运动;
(2)求小球振动的振幅;
(3)求小球运动到最高点的加速度。
2.(1)取竖直向下为正方向,当小球到达平衡位置时,弹簧伸长了x0,则有
当小球向下偏离平衡位置x时有解得故小球的振动为简谐运动。
(2)小球振动的振幅为x
(3)由简谐运动的对称性得,小球在最高点和最低点的加速度大小相等,方向相反。
在最低点时,对小球受力分析,由牛顿第二定律得
解得小球运动到最低点时的加速度大小为 方向竖直向下
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主题
简谐运动(简谐运动的描述)
知识回顾
第一题
1.一条细线下面挂着一个小球,让它自由摆动,画出它的振动图像如图所示。
(1)请根据图中的数据计算出它的周期、频率、振幅。
(2)请根据图中的数据估算出它摆动的摆长和最大偏角。
1.(1)由图可知,单摆的周期为2s,根据周期公式得
(2)由图可知,单摆的振幅为4cm,在角度很小时有
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第二题
2.如图所示图甲中O点为单摆的固定悬点,现将一个小摆(可视为质点)拉至A点,此时细线处于绷紧状态,释放摆球,摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动,其中B点为运动中的最低位置。∠AOB=∠COB=(小于10°且是未知量)。由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻,求:
(1)单摆的振动周期T;
(2)单摆的摆长L;
(3)摆球运动过程中的最大动量p。
2.(1)由乙图可知T=0.8πs;
(2)由单摆的周期公式 解得L=1.6m
(3)在最低点B,根据牛顿第二定律,有 设最大摆角为,在最高点A有
从A到B 联立,可得m=0.04kg, v=0.4 m/s
则摆球运动过程中的最大动量
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主题
简谐运动(单摆)
知识回顾
第一题
1.如图所示,单摆摆长为l,摆球质量为m,带正电q,悬挂在电场强度大小为E、方向竖直向下的匀强电场中,使摆球在偏离最低点、摆角很小的位置释放。(忽略空气阻力)
(1)求摆角为时,摆球所受回复力的大小;
(2)证明:在摆角很小时,摆球的运动是简谐运动。(很小时,)
1.(1)在摆球运动到圆弧上某一位置P点时,受力如图所示
摆球受到的重力和电场力沿圆弧切线方向的分力之和充当回复力,其大小
(2)证明:当摆角很小时,摆球运动的圆弧可以看成直线,
相对位置O的位移x大小与弧长相等,有
回复力大小 回复力方向,与位移x方向相反
又因为是一定的,可以用一个常量k表示,则回复力可表示为
证得摆球的运动是简谐运动。
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第二题
2.某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)该同学用游标卡尺测小球的直径,读数前应锁定图1中的部件__________(选填“”、“”或“”),游标卡尺读数部分放大图如图2所示,读数为__________。将小球放入游标卡尺的凹槽内,具体操作如图3所示,该操作会导致小球测量值__________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)下列操作正确的是__________
A. 摆长应为绳长和小球直径之和 B. 测量周期时,应从小球经过最低点开始计时
C. 若从计数为1到计数的时间为,则周期为 D. 小球的初始摆角应尽量大一些
(3)测出单摆周期与摆长,重力加速度的表达式为__________(用和表示)。
2. A 11.28 小于 B
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主题
机械波
知识回顾
第一题
1.一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点沿轴方向做简谐运动的表达式为(的单位是)。
(1)由图确定这列波的波长与振幅。
(2)求出这列波的周期和波速。
(3)试判定这列波的传播方向。
1.(1)4m,10cm;(2);(3) x轴正方向
(1)根据图像可知,波长,振幅为。 (2)根据振动方程可知,振动周期为
根据波速公式得
(3)根据振动方程,质点在时的振动方向沿y轴正方向,结合此时刻的波形图,这列波向x轴正方向传播。
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第二题
2.某波源s发出一列简谐横波,波源s的振动图像如图所示。在波的传播方向上有A、B两点,它们到s的距离分别为45m和55m。测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s。由此可知
①由图确定这列波的周期、振幅、波长;
②当B点离开平衡位置的位移为+6cm时,A点离开平衡位置的位移是多少。
2. 20 ﹣6
【详解】①[1]由振动图象可知,T=2s,A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s,所以AB间的距离为半个波长,所以 λ=2×(55﹣45)m=20m
②[2]AB两个点之间始终相差半个周期,所以当B点离开平衡位置的位移为+6cm时,A点离开平衡位置的位移是﹣6cm
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主题
机械波
知识回顾
第一题
1.图甲中的O点为某波源的位置,该波源从t=0时刻开始振动,其振动图像如图乙所示,产生的横波在均匀介质中沿x轴正方向传播,已知波速v=2m/s。
(1)求该横波的波长并写出波源的振动方程;
(2)请在图甲中画出t=1.5s时的波动图像。
1.(1)4m,;(2)见解析
【详解】(1)由图像得:横波的周期为,波长
由于
波源的振动方程为
(2)经1.5s,波向前传播3m,开始起振的方向为向上,则波形图如图
共10分
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第二题
2.两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处,两列波的波速均为0.4m/s,波源的振幅均为2cm。图示为0时刻两列波的图像,此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5m处。
(1)求两列波相遇的时刻。 (2)求1.5s后质点M运动的路程。
2.(1)简谐波的波前相距s=0.6m,设两列波经时间为t相遇,则s=2vt 解得t=0.75s
(2)两列波经t=0.75s相遇在PQ的中点M,所以M点在t=0.75s时开始振动。两列波的周期
由图可知,两列波同时到达M点时,引起质点振动的方向均沿y轴负方向,所以两列波在M点的振动加强,即M点的振幅为A′=2A=4cm
t=1.5s时,M点振动了△t=0.75s,即T;根据简谐运动的周期性,M点运动的路程s=3A′=12cm。
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主题
光的反射和折射
知识回顾
第一题
1.如图所示,一小孩在河水清澈的河面上沿直线以的速度游泳,已知这条河的深度为,不考虑水面波动对视线的影响。时刻他看到自己正下方的河底有一小石块,时他恰好看不到小石块了,求:
(1)河水的折射率是多少?
(2)时小孩看到的石块深度为多少?
1.(1)t=6s时他恰好看不到小石块,则知光线恰好发生了全反射,入射角等于临界角C,6s后,入射角大于临界角,光线仍发生全反射,所以小孩不会看到河底的石块。
6s内小孩通过的位移为s=vt=0.5×6m=3m
根据全反射临界角公式得
则 (2)t=0时小孩看到的石块深度为
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第二题
2.如图所示,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,其中AB长度为l,其折射率n=,∠A=90°,∠B=30°。一束光线从距离B点处射到AB边上并进入棱镜,然后垂直于AC边射出,已知光在真空中的传播速度为c。
(1)作出光线进入并离开棱镜最简单的光路图,并求光线在AB面入射角大小;
(2)求上问光路图中光在棱镜中的传播时间。
2.(1)图见解析,60°;(2)
【详解】(1)光路图及相关量如图所示。.
由几何关系和反射定律得 光束在AB边上折射,由折射定律得 联立解得
(2)由几何关系可知 解得
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主题
光的反射和折射
知识回顾
第一题
1.如图所示,由某种透明物质制成的直角三棱镜,,长为,且在外表面镀有水银,一束与面成角的光线从边的中点D射入棱镜,已知棱镜对该光的折射率,求:光线从面射出棱镜的位置与C点的距离。
1.光线在D点发生折射时,由折射定律可知 可得r=30°
由几何关系可知,光线在AB面的入射角等于30°,所以光线在AB面发生反射后,垂直AC面射出棱镜,射出点到C点的距离
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第二题
2.光线以60°的入射角从空气射入玻璃中,折射光线与反射光线恰好垂直。(真空中的光速)
(1)光在界面的反射角为多少?玻璃的折射率为多少?
(2)光在玻璃中的传播速度为多少?
(3)当入射角变为45°时,折射角的正弦为多少?
2.(1),;(2);(3)
【详解】(1)根据反射定律有 由几何关系可得折射角为
根据折射定律有
(2)根据 可得
(3)根据折射定律有 当入射角变为45°时,折射角的正弦为
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主题
实验:用双缝干涉测量光的波长
知识回顾
第一题
1.在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1),并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L,接通电源使光源正常工作,发出白光。
(1)组装仪器时,若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处,则_____。
A.可观察到水平方向的干涉条纹 B.可观察到竖直方向的干涉条纹 C.看不到干涉现象
(2)若取下红色滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中______。
A.观察不到干涉条纹 B.可观察到明暗相间的白多纹 C.可观察到彩色条纹
(3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可_____;
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
(4)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时,游标卡尺的读数分别为、,则入射的单色光波长的计算表达式为_____。分划板刻成在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示,则其读数为______。
1. B C B 31.10 [3]若想增加从目镜中观察到的条纹个数,需要减小条纹间距,由公式可知,需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d,故选B。
(4)[4][5]条纹间距 又知 两式联立得
共10分
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第二题
2.如图所示的双缝干涉实验装置中,用拨杆调节单缝与双缝平行时应_______(填“左右”或“上下”移动。当分别用红色和紫色的滤光片装在单缝前时,在光屏上相邻干涉条纹间距分别为和,则________(填“>”“=”或“<”)。若双缝之间的距离为0.300mm,双缝与屏幕的距离为1.00m,当装上红色滤光片时,测得第2条到第6条亮条纹中心间的距离为8.40mm,计算红光的波长为________nm。
2. 左右 > 630
【详解】[1]左右移动拨杆可以调节单缝与双缝平行;
[2]红光的波长大于紫光的波长,由公式
可知红光的干涉条纹间距大于紫光的干涉条纹间距,即
[3]测得第2条到第6条亮条纹中心间的距离为8.40mm,则
由公式得
共10分
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