内容正文:
高二年级练习 物理试卷
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分.每题只有一个选项最符合题意.
1. 物理在生活和生产中有广泛应用,以下实例没有利用反冲现象的是( )
A. 乌贼喷水前行
B. 电风扇吹风
C. 火箭喷气升空
D. 飞机喷气加速
2. 某市在冬季常见最大风力为9级(风速约到)。如图所示的该市某品牌抗风卷帘门面积为,所能承受的最大压力为。设空气密度为,空气吹到卷帘门上速度立刻减为零,则此卷帘门能承受的垂直方向最大风速等于( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,闭合开关之后电流表没有示数,小明用多用电表排除电路故障。下列说法正确的是( )
A. 多用电表使用前一定要进行欧姆调零
B. 闭合开关,可选用多用电表的欧姆挡进行检查
C. 闭合开关,若测得A、B两点间的电压为0,表明滑动变阻器滑片接触不好
D. 闭合开关,若测得B、C两点间的电压接近电源的电动势,表明导线2断路
4. 如图所示,光滑地面上有一质量为的足够长木板,一质量为的人站在木板的端,关于人由静止开始至运动到木板的端(、表示地面上原、对应的点),则如图所示中正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 微观粒子对心碰撞实验中,t=0时粒子A静止,粒子B以一定的初速度v0向A运动。由于它们之间存在相互的排斥作用,两粒子的v-t图像如图所示,已知它们的相互排斥作用力做功与路径无关,对应着相互作用势能变化(总动能与相互作用势能的总量守恒)。则( )
A. A粒子质量小于B粒子
B. 两粒子在t1时刻相距最近,且其相互作用势能最大
C. 在t=3t1时刻,A、B再次共速
D. B在0~t3时间内动能一直减小
6. 如图所示,电源电动势为E,内阻为r,是光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小),是定值电阻,C是平行板电容器,、都是理想电压表。闭合开关S后,电容器中的带电小球处于静止状态。在光照强度增大的过程中,下列说法正确的是( )
A. 的示数增大,的示数减小 B. 的示数减小,的示数增大
C. 带电小球仍处于静止状态 D. 的功率一定增大
7. 用如图所示的装置来验证动量守恒定律,小球a、b的质量分别为ma、mb,实验过程中,木板上留下撞击痕迹M、P、N。下列说法正确的是( )
A. 必须要测出木板到斜槽末端的水平距离
B. 实验中应满足ma < mb
C. M点是未放b球时,a球的撞击点
D. 若动量守恒,则有
8. 踢毽子是我国传统的民间体育运动。如图是一学生在踢毽子,毽子近似沿竖直方向运动,空气阻力与速率成正比。则以下选项中能够描述毽子上升过程中动量随时间变化的图像是( )
A. B.
C. D.
9. 如图,足够长的平行光滑直轨道水平放置,中心打孔的甲、乙两小球分别穿在两轨道上,中间用自然长度比轨道间距大的轻弹簧相连。两球质量相等,孔径比轨道略大,初始两球在轨道上保持静止。现给甲水平向右的瞬时冲量,使其具有初速度v。在以后的运动过程中( )
A. 下次相距最近时甲球速度大小是v
B. 运动中乙球的最大速度大于v
C. 两球相距最近时弹簧弹性势能最大
D. 甲球沿轨道一直向右运动
10. 某同学利用图甲所示电路进行实验,定值电阻,电源电动势为E,内阻不计,电压表为理想电表,滑动变阻器的最大阻值分别为10 Ω、100 Ω、1000 Ω。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中,根据实验数据,分别作出电压表读数随(滑片移动的距离x与滑片在变阻器上可移动的总长度L的比值)变化的关系曲线a、b、c如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关前滑片应处于电路图中滑动变阻器的最右端
B. 滑动变阻器最大阻值为10 Ω时,得到的曲线是a
C. 滑动变阻器最大阻值为100 Ω时,实验得到的曲线为c
D. 为了方便调节,实验中应选用最大阻值为10 Ω的滑动变阻器
11. 如图所示,光滑斜面体静止在光滑水平地面上,滑块以某一速度冲上斜面,到达最高点后沿斜面下滑。此过程滑块的运动轨迹可能是( )
A. B.
C. D.
二、非选择题:共5题,共56分.其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位.
12. 某同学将铜片和锌片插入西红柿中,观察到电流表指针发生偏转。如图(a)所示,证明有电流产生,从而成功制成了水果电池。经查资料,这种水果电池的电动势约1V,内阻约几千欧,于是他想利用实验室器材测量水果电池的电动势和内阻。
(1)用多用电表的欧姆“×10”挡正确调零后估测水果电池的内阻,稳定时指针如图(b)所示,则读数为______Ω。另一同学认为用多用电表直接测量水果电池内阻的方法有误。请你分析一下原因:_______________________;
(2)两位同学讨论后又设计了如图c中的甲、乙两个方案电路图测量水果电池的电动势E和内阻r,实验室提供器材如下:
电压表V(0~3V,内阻约3kΩ;0~15V,内阻约15kΩ)
电流表A(0~0.6A,内阻约0.125Ω;0~3A,内阻约0.025Ω)
微安表G(0~300μA,内阻为100Ω)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,允许通过的最大电流3A)
电阻箱R(0~9999.9Ω)
开关、导线若干
经过分析后发现方案甲不合适,你认为方案甲不合适的原因是______(多选);
A. 滑动变阻器几乎起不到调节的作用
B. 电流表几乎没有示数
C. 电压表分别明显导致测量误差较大
D. 电压表示数达不到量程的三分之一
(3)两位同学确定采用方案乙后,根据电路图正确连接电路,调节电阻箱R的阻值,得到测量数据,根据实验数据作出的图像如图(d)所示,则从图像中得出水果电池的电动势E=______V,内阻r=_______kΩ。(结果均保留两位有效数字)
13. 欧姆表是依据闭合电路欧姆定律、在电流表基础上改装而成、以指针偏转角度指示待测量电阻的阻值的电学测量仪表,如图所示是一个简单的欧姆表电路。已知电流表指针偏转角度与所通过的电流成正比,图中所用电源电动势为、内阻为,电流表内阻,满偏电流。
(1)欧姆表使用前需要先进行欧姆调零,即把图中的红黑表笔直接接触,然后调节图中的使得电流表满偏,求此时的值;
(2)用上述已经调零的欧姆表测量某未知电阻时,发现电流表指针指在2.5 mA处,此处对应的欧姆表刻度应该为多少欧姆?
14. 算盘是我国古老的计算工具,中心带孔的相同算珠(质量)可在算盘的固定导杆上滑动,使用前算珠需要归零,如图所示,水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置,甲靠边框,甲、乙相隔,乙与边框相隔,算珠与导杆间的动摩擦因数,现用手指将甲以0.4 m/s的初速度拨出,甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1 m/s,方向不变,碰撞时间极短且不计,重力加速度取,求:
(1)从被拨出后到与乙碰撞前瞬间,合外力对甲的冲量;
(2)通过计算,判断乙算珠能否滑动到边框。
15. 如图为某品牌的桶装饮用水电动抽水器内部电路图,电源电动势,内阻,电流表为理想电表,电路保护电阻;已知电动水泵正常工作时工作电压。某次用该电动抽水器抽水喝时,出水口与桶内水面高度差,若桶内水的初速度为零,出水口出水速度,每秒出水质量,忽略水在管道中的机械能损失,取。求:
(1)电动水泵正常工作时,电流表读数;
(2)每秒水泵消耗的电能;
(3)水泵的内阻。
16. 如图所示,一平台固定在水平面上,其上表面静置着质量分别为和的小球A与B,小球间锁定一压缩状态的轻质弹簧(弹簧与B不粘连)。紧挨平台静置着一小车C,车上固定着一段水平阻尼管,管的左端开口与平台等高,管的右端开口处平滑衔接着两段均为四分之一圆弧的滑槽,半径分别为和,小车连同车上装置的总质量为。现解锁弹簧,当弹簧恢复原长时,B的速度为(尚未到达阻尼管);B在阻尼管所受阻力与其相对管的运动位移成正比,即(为已知常数),B恰好可以离开阻尼管,落入滑槽。除阻尼管内阻力外,其它摩擦及阻力均忽略不计,重力加速度为。求:
(1)弹簧恢复原长时A的速度大小;
(2)B第一次离开点时小车的速度大小,以及B腾空过程中,小车的位移大小(已知C不会返回与平台碰撞);
(3)阻尼管的长度,以及B第二次滑至滑槽最低点时(此时半径为)所受弹力大小。
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高二年级练习 物理试卷
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分.每题只有一个选项最符合题意.
1. 物理在生活和生产中有广泛应用,以下实例没有利用反冲现象的是( )
A. 乌贼喷水前行
B. 电风扇吹风
C. 火箭喷气升空
D. 飞机喷气加速
【答案】B
【解析】
【详解】乌贼喷水前行、火箭喷气升空、飞机喷气加速都是利用了反冲原理;而电风扇吹风不是反冲。
故选B。
2. 某市在冬季常见最大风力为9级(风速约到)。如图所示的该市某品牌抗风卷帘门面积为,所能承受的最大压力为。设空气密度为,空气吹到卷帘门上速度立刻减为零,则此卷帘门能承受的垂直方向最大风速等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】时间内,垂直吹到卷帘门上的空气质量为
空气吹到卷帘门上速度立刻减为零,由动量定理可得
又
联立解得此卷帘门能承受的垂直方向最大风速为
故选A。
3. 如图所示,闭合开关之后电流表没有示数,小明用多用电表排除电路故障。下列说法正确的是( )
A. 多用电表使用前一定要进行欧姆调零
B. 闭合开关,可选用多用电表的欧姆挡进行检查
C. 闭合开关,若测得A、B两点间的电压为0,表明滑动变阻器滑片接触不好
D. 闭合开关,若测得B、C两点间的电压接近电源的电动势,表明导线2断路
【答案】D
【解析】
【详解】A.多用表使用前,先进行机械调零,测量电阻时,再进行欧姆调零,A错误;
B.用欧姆挡进行检查,需使待测部分与电源断开,B错误;
C.闭合开关,若测得A、B两点间的电压为0,则说明A、B以外的地方出现开路,C错误;
D.闭合开关,若测得B、C两点间的电压接近电源的电动势,相当于多用表的电压挡串联在电路中,此时其的示数接近电源的电动势,则表明导线2断路,D正确。
故选D。
4. 如图所示,光滑地面上有一质量为的足够长木板,一质量为的人站在木板的端,关于人由静止开始至运动到木板的端(、表示地面上原、对应的点),则如图所示中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】根据动量守恒,人向右运动时,木板向左运动,因此人到达木板的右端b时,b一定位与N点的左侧;由于人向右运动,因此人始终位于M点的右侧,到达b端时,b端一定位于M点的右侧。
故选D。
5. 微观粒子对心碰撞实验中,t=0时粒子A静止,粒子B以一定的初速度v0向A运动。由于它们之间存在相互的排斥作用,两粒子的v-t图像如图所示,已知它们的相互排斥作用力做功与路径无关,对应着相互作用势能变化(总动能与相互作用势能的总量守恒)。则( )
A. A粒子质量小于B粒子
B. 两粒子在t1时刻相距最近,且其相互作用势能最大
C. 在t=3t1时刻,A、B再次共速
D. B在0~t3时间内动能一直减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知在t=0时刻A的速度为零,B的速度为;在时刻B的速度为零,A的速度不为零,设为,根据动量守恒有
由图可知,则可得,故A错误;
B.由图可知,在时刻两粒子的速度相等,此时相距最近,系统动能损失最大,根据能量守恒,可知其相互作用势能最大,故B正确;
C.在时刻B的速度为零,之后沿负方向运动,A速度方向为正方向,故两者距离不断拉大,斥力不断减小,不可能再次出现共速,故C错误;
D.由图可知,在时间内B的速度正方向减少,在时间内B的速度反方向增大,故B在0~t3时间内动能先减小,后增大,故D错误。
故选B。
6. 如图所示,电源电动势为E,内阻为r,是光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小),是定值电阻,C是平行板电容器,、都是理想电压表。闭合开关S后,电容器中的带电小球处于静止状态。在光照强度增大的过程中,下列说法正确的是( )
A. 的示数增大,的示数减小 B. 的示数减小,的示数增大
C. 带电小球仍处于静止状态 D. 的功率一定增大
【答案】B
【解析】
【详解】AB.在光照强度增大的过程中,减小,总电阻减小,总电流变大,根据可知,路端电压减小,则减小,根据可知,两端电压变大,则增大,故A错误,B正确;
C.电容器的电势差等于两端电压,根据
可知,电容器电势差减小,根据
可知,小球受到的电场力小于重力,小球向下运动,故C错误;
D.由于与的大小关系未知,无法判断功率的变化,故D错误。
故选B。
7. 用如图所示的装置来验证动量守恒定律,小球a、b的质量分别为ma、mb,实验过程中,木板上留下撞击痕迹M、P、N。下列说法正确的是( )
A. 必须要测出木板到斜槽末端的水平距离
B. 实验中应满足ma < mb
C. M点是未放b球时,a球的撞击点
D. 若动量守恒,则有
【答案】D
【解析】
【详解】B.为了防止小球a和小球b碰撞后反弹,需要满足ma > mb,故B错误;
ACD.小球离开斜槽末端后做平抛运动,设木板到斜槽末端的水平距离为x,小球下落的高度为y,小球离开斜槽时的速度为v,根据平抛运动规律有x = vt,
联立解得
因为小球a和b碰撞后,小球a的速度小于b的速度,且小球b的速度大于小球a单独离开斜槽时的速度,所以P点是小球a单独离开斜槽时打在木板上的点,它们离开斜槽后的水平位移相等,则M点是碰后小球b打在木板上的点,N是碰后小球a打在木板上的点,小球a单独离开斜槽的速度为
碰撞后小球a的速度为
小球b离开斜槽末端的速度为
根据动量守恒定律有mav0 = mav1+mbv2
整理可得,不需要测出木板到斜槽末端的水平距离,故D正确,AC错误。
故选D。
8. 踢毽子是我国传统的民间体育运动。如图是一学生在踢毽子,毽子近似沿竖直方向运动,空气阻力与速率成正比。则以下选项中能够描述毽子上升过程中动量随时间变化的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据动量定理
可知,动量变化率等于毽子受到的合外力,上升过程合外力为
则随速度减小,合外力变小,即动量变化率变小,即图线的斜率变小。
故选B。
9. 如图,足够长的平行光滑直轨道水平放置,中心打孔的甲、乙两小球分别穿在两轨道上,中间用自然长度比轨道间距大的轻弹簧相连。两球质量相等,孔径比轨道略大,初始两球在轨道上保持静止。现给甲水平向右的瞬时冲量,使其具有初速度v。在以后的运动过程中( )
A. 下次相距最近时甲球速度大小是v
B. 运动中乙球的最大速度大于v
C. 两球相距最近时弹簧弹性势能最大
D. 甲球沿轨道一直向右运动
【答案】B
【解析】
【详解】AB.给甲球水平向右的瞬时冲量,则甲球向右运动后带动乙球向右运动,因两球的质量相等,甲球一直做减速运动,乙球由弹簧被甲球拉着做加速运动,到下次相距最近时,此时弹簧处于自然长度,乙球速度最大。若弹簧的自然长度与轨道间距相等,在此运动中甲、乙两球组成的系统动量守恒机械能守恒,取向右为正方向,则有
解得
v1=0
v2=v
由于甲球在开始运动时,弹簧被压缩,所以乙球的最大速度应大于v,A错误,B正确;
C.因甲、乙两球相距最近时弹簧处于自然长度,弹簧的弹性势能最小是零,C错误;
D.由以上分析可知,开始甲球沿轨道向右运动,当乙球的速度达到最大时,甲球的速度最小是零,处于静止,由于轨道足够长,弹簧的自然长度比轨道的间距大,因此当乙球向右运动时,甲球又开始先向左做加速运动后减速为零,再向右加速,D错误。
故选B。
10. 某同学利用图甲所示电路进行实验,定值电阻,电源电动势为E,内阻不计,电压表为理想电表,滑动变阻器的最大阻值分别为10 Ω、100 Ω、1000 Ω。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中,根据实验数据,分别作出电压表读数随(滑片移动的距离x与滑片在变阻器上可移动的总长度L的比值)变化的关系曲线a、b、c如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关前滑片应处于电路图中滑动变阻器的最右端
B. 滑动变阻器最大阻值为10 Ω时,得到的曲线是a
C. 滑动变阻器最大阻值为100 Ω时,实验得到的曲线为c
D. 为了方便调节,实验中应选用最大阻值为10 Ω的滑动变阻器
【答案】D
【解析】
【详解】A.为保障电路安全,实验开始前滑片应打至最左端,此时流经待测电路的电流为0,故A错误;
BCD.当滑动变阻器最大阻值远小于时,并联部分电阻,输出电压
图像接近直线,则滑动变阻器最大阻值为10 Ω时,得到的曲线是c,滑动变阻器最大阻值为100 Ω时,实验得到的曲线为b,滑动变阻器最大阻值为1000 Ω时,实验得到的曲线为a,为了方便调节,实验中应选用最大阻值为10 Ω的滑动变阻器,故BC错误,D正确。
故选D。
11. 如图所示,光滑斜面体静止在光滑水平地面上,滑块以某一速度冲上斜面,到达最高点后沿斜面下滑。此过程滑块的运动轨迹可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由于斜面体和水平面都是光滑的,所以滑块与斜面体组成的系统在水平方向不受外力,系统水平方向动量守恒;滑块沿斜面体向上运动时,斜面体在滑块的压力作用下会向右加速运动,此时滑块一边相对斜面体沿斜面向上运动,一边随斜面体水平向右加速运动,其合运动的轨迹由这两个分运动共同决定,且由于斜面体向右加速,滑块的水平速度会逐渐变化,同时竖直方向速度也在变化,因此滑块向上运动的轨迹是曲线;当滑块到达最高点时,滑块与斜面体在水平方向的速度相同,滑块竖直方向的速度为零;滑块从最高点下滑时,滑块对斜面体仍有压力作用,则斜面体继续向右加速,此时滑块一边相对斜面体沿斜面向下运动,一边随斜面体水平向右加速运动,由于滑块相对斜面体的运动方向和斜面体的水平加速运动,滑块的合运动轨迹继续弯曲,则整体轨迹是平滑的曲线;由于系统机械能守恒,斜面体的机械能增加,即其动能增加,则滑块的机械能减少,所以当滑块滑到斜面体的底端时,滑块的速度小于滑块刚开始从斜面体向上的初速度,故滑块向上滑运动的轨迹与向下滑运动的轨迹不对称。
故选D。
二、非选择题:共5题,共56分.其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位.
12. 某同学将铜片和锌片插入西红柿中,观察到电流表指针发生偏转。如图(a)所示,证明有电流产生,从而成功制成了水果电池。经查资料,这种水果电池的电动势约1V,内阻约几千欧,于是他想利用实验室器材测量水果电池的电动势和内阻。
(1)用多用电表的欧姆“×10”挡正确调零后估测水果电池的内阻,稳定时指针如图(b)所示,则读数为______Ω。另一同学认为用多用电表直接测量水果电池内阻的方法有误。请你分析一下原因:_______________________;
(2)两位同学讨论后又设计了如图c中的甲、乙两个方案电路图测量水果电池的电动势E和内阻r,实验室提供器材如下:
电压表V(0~3V,内阻约3kΩ;0~15V,内阻约15kΩ)
电流表A(0~0.6A,内阻约0.125Ω;0~3A,内阻约0.025Ω)
微安表G(0~300μA,内阻为100Ω)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,允许通过的最大电流3A)
电阻箱R(0~9999.9Ω)
开关、导线若干
经过分析后发现方案甲不合适,你认为方案甲不合适的原因是______(多选);
A. 滑动变阻器几乎起不到调节的作用
B. 电流表几乎没有示数
C. 电压表分别明显导致测量误差较大
D. 电压表示数达不到量程的三分之一
(3)两位同学确定采用方案乙后,根据电路图正确连接电路,调节电阻箱R的阻值,得到测量数据,根据实验数据作出的图像如图(d)所示,则从图像中得出水果电池的电动势E=______V,内阻r=_______kΩ。(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1) ①. 400 ②. 使用多用电表的欧姆挡测量电阻时,必须将电阻断电测量,但若测量电池的内阻无法断电(水果电池具有电动势,接入电路后总电动势发生改变) (2)ABD
(3) ①. 1.2 ②. 1.1
【解析】
【小问1详解】
[1]根据多用电表欧姆挡读数规则可知,读数为40×10Ω=400Ω
[2]使用多用电表的欧姆挡测量电阻时,必须将电阻断电测量,但若测量电池的内阻无法断电。(水果电池具有电动势,接入电路后总电动势发生改变,所以不能用多用电表欧姆挡直接测量电源内阻)
【小问2详解】
A.滑动变阻器最大阻值只有10Ω,而水果电池的内阻约为几千欧,则滑动变阻器起不到调节的作用,故A正确;
B.水果电池的电动势约为1V,内阻约为几千欧,由闭合电路的欧姆定律可知,电路最大电流不会超过1mA,则电流表几乎没有示数,故B正确;
C.电压表内阻远大于滑动变阻器的电阻,电压表的分流不明显,故C错误;
D.水果电池的电动势约为1V,电压表示数达不到量程的三分之一,故D正确。
故选ABD。
【小问3详解】
[1][2]根据闭合电路的欧姆定律有
整理得
由图像可知斜率为
纵截距为=1×103A-1
解得E≈1.2V,r≈1.1×103Ω
13. 欧姆表是依据闭合电路欧姆定律、在电流表基础上改装而成、以指针偏转角度指示待测量电阻的阻值的电学测量仪表,如图所示是一个简单的欧姆表电路。已知电流表指针偏转角度与所通过的电流成正比,图中所用电源电动势为、内阻为,电流表内阻,满偏电流。
(1)欧姆表使用前需要先进行欧姆调零,即把图中的红黑表笔直接接触,然后调节图中的使得电流表满偏,求此时的值;
(2)用上述已经调零的欧姆表测量某未知电阻时,发现电流表指针指在2.5 mA处,此处对应的欧姆表刻度应该为多少欧姆?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
欧姆调零时,电流表满偏,由闭合电路欧姆定律有
代入数据解得
【小问2详解】
测量某未知电阻时,电流表指针指在2.5mA处,由闭合电路欧姆定律有
解得未知电阻阻值为
故2.5mA处的刻度应该为。
14. 算盘是我国古老的计算工具,中心带孔的相同算珠(质量)可在算盘的固定导杆上滑动,使用前算珠需要归零,如图所示,水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置,甲靠边框,甲、乙相隔,乙与边框相隔,算珠与导杆间的动摩擦因数,现用手指将甲以0.4 m/s的初速度拨出,甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1 m/s,方向不变,碰撞时间极短且不计,重力加速度取,求:
(1)从被拨出后到与乙碰撞前瞬间,合外力对甲的冲量;
(2)通过计算,判断乙算珠能否滑动到边框。
【答案】(1),方向由a指向b
(2)能
【解析】
【小问1详解】
由牛顿第二定律可得甲、乙滑动时均有
则甲、乙滑动时的加速度大小均为
取甲的初速度为,则甲与乙碰前的速度
规定甲的初速度方向为正,根据动量定理有
从被拨出后到与乙碰撞前瞬间,合外力对甲的冲量大小为,方向由a指向b。
【小问2详解】
碰撞后甲的速度取为,甲、乙碰撞时由动量守恒定律有
解得碰后乙的速度
然后乙做匀减速运动,在其减速到0的过程中由运动学公式解得位移
由可知乙恰好能滑到边框a。
15. 如图为某品牌的桶装饮用水电动抽水器内部电路图,电源电动势,内阻,电流表为理想电表,电路保护电阻;已知电动水泵正常工作时工作电压。某次用该电动抽水器抽水喝时,出水口与桶内水面高度差,若桶内水的初速度为零,出水口出水速度,每秒出水质量,忽略水在管道中的机械能损失,取。求:
(1)电动水泵正常工作时,电流表读数;
(2)每秒水泵消耗的电能;
(3)水泵的内阻。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设内阻电压为,电路保护电阻电压为,该题为带电动机的电路问题,则由非纯电阻电路欧姆定律可得,,
代入题中数据解得
【小问2详解】
水泵功率
则水泵每秒消耗电能
【小问3详解】
每秒抽出水流增加机械能为
代入题中数据解得
由题中可知水泵每秒输出能量等于水流机械能的增加,则可得
电动机为非纯电阻电路,则水泵总耗能满足
电阻产热
在每秒内
联立可解得
16. 如图所示,一平台固定在水平面上,其上表面静置着质量分别为和的小球A与B,小球间锁定一压缩状态的轻质弹簧(弹簧与B不粘连)。紧挨平台静置着一小车C,车上固定着一段水平阻尼管,管的左端开口与平台等高,管的右端开口处平滑衔接着两段均为四分之一圆弧的滑槽,半径分别为和,小车连同车上装置的总质量为。现解锁弹簧,当弹簧恢复原长时,B的速度为(尚未到达阻尼管);B在阻尼管所受阻力与其相对管的运动位移成正比,即(为已知常数),B恰好可以离开阻尼管,落入滑槽。除阻尼管内阻力外,其它摩擦及阻力均忽略不计,重力加速度为。求:
(1)弹簧恢复原长时A的速度大小;
(2)B第一次离开点时小车的速度大小,以及B腾空过程中,小车的位移大小(已知C不会返回与平台碰撞);
(3)阻尼管的长度,以及B第二次滑至滑槽最低点时(此时半径为)所受弹力大小。
【答案】(1)
(2),
(3),
【解析】
【小问1详解】
释放弹簧过程,系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得
解得
【小问2详解】
B在C上运动过程,系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,B从a运动到b的过程,在水平方向,由动量守恒定律得
B第一次离开小车时,B从b到e的过程,在水平方向,由动量守恒定律得
解得
小球B从b到e过程,由机械能守恒定律得
解得
小球B腾空时间
该过程小车C的位移大小
解得
【小问3详解】
小球B从a到b的过程,对B与C组成的系统,由能量守恒定律得
解得
小球B从b到d的过程,小球B与小车C组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得,(,小球第一次到达d点时的情况,舍去)
小球B第二次到达d点时,由牛顿第二定律得
解得
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