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5.上世紀風靡美國的一種培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力的方法叫“頭腦風暴法”,某學校的一個“頭腦風暴實驗研究小組”,以“保護雞蛋”為題,要求制作一個裝置,讓雞蛋從高處落到地面而不被摔壞;雞蛋要不被摔壞,直接撞擊地面的最大速度不能超過2.0m/s.現(xiàn)有一位同學設計了如圖所示的一個裝置來保護雞蛋,用A、B兩塊較粗糙的夾板夾住雞蛋,雞蛋夾放的位置離裝置下端的距離s=0.45m,當雞蛋相對夾板運動時,A、B夾板與雞蛋之間的摩擦力都為雞蛋重力的5倍,現(xiàn)將該裝置從距地面某一高處自由落下,裝置碰地后速度為0,且保持豎直不反彈,不計裝置與地面作用時間.g=10m/s2
求:
(1)如果沒有保護,雞蛋自由下落而不被摔壞的最大高度h;
(2)如果使用該裝置保護,剛開始下落時裝置的末端離地面的最大高度H?

分析 沒有保護裝置雞蛋做自由落體運動,應用高度關(guān)系直接求出速度;保護裝置有10倍于重力的阻力對雞蛋做負功,如果末速度仍然是1.5m/s,那么高度H應該大大提高,整個過程應用動能定理求出重力做功的距離H.

解答 解:(1)沒有保護時,雞蛋自由下落而不被摔壞,由機械能守恒定律得mgh=\frac{1}{2}m{ν^2}…①
h=\frac{ν^2}{2g}=0.2m…②
(2)在裝置開始下落到著地過程,對雞蛋應用機械能守恒定律得mgH=\frac{1}{2}mν_1^2…③
在裝置著地到雞蛋撞地過程,對雞蛋應用動能定理得:mgs-2fs=\frac{1}{2}m{ν^2}-\frac{1}{2}mν_1^2…④
f=5mg…⑤
聯(lián)立③④⑤得:H=4.25 m
答:(1)如果沒有保護,雞蛋自由下落而不被摔壞的最大高度是0.2m;
(2)如果使用該裝置保護,剛開始下落時裝置的末端離地面的最大高度是4.25m

點評 本題的隱含條件是摩擦力是重力的十倍,在這個阻力的作用下雞蛋的位移0.45m.看不清這個條件非常容易出錯.

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.如圖所示的電路,1、2、3、4、5、6 為連接點的標號.在開關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮.現(xiàn)用多用電表檢查電路故障,需要檢測的有:電源、開關(guān)、小燈泡、3根導線以及電路中的各連接點.
(1)為了檢測小燈泡以及3根導線,在連接點1、2已接好的情況下,應當選用多用電表的電壓檔,在連接點1、2同時斷開的情況下.應當選用多用電表的歐姆檔.
(2)在開關(guān)閉合情況下,若測得5、6兩點間的電壓接近電源的電動勢,則表明開關(guān)或連接點5、6可能有故障.
(3)將小燈泡拆離電路,寫出用多用電表檢測小燈泡是否有故障的具體步驟.
①旋轉(zhuǎn)選擇旋鈕,使指針指到歐姆檔.
②將紅、黑表筆相短接,進行歐姆檔調(diào)零
③測量小燈泡的電阻,如電阻無窮大,表明小燈泡有故障.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

16.兩根足夠長的光滑導軌豎直放置,間距L=2m,頂端接阻值R=9Ω的電阻.質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=lΩ的金屬棒在磁場邊界上方某處由靜止釋放,金屬棒和導軌接觸良好,磁感應強度B=IT的勻強磁場與導軌所在平面垂直,磁場足夠大,如圖所示,不計導軌電阻,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)金屬棒在磁場中運動時,流過電阻R的電流方向;
(2)金屬棒運動的最大速度;
(3)金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時,電阻R消耗的熱功率.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.傳統(tǒng)雜技表演中有一個節(jié)目叫做“水流星”,節(jié)目表演時,盛水的杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運動,當杯子運動到最高點時,杯里面的水也不流出來,這是因為( �。�
A.水處于失重狀態(tài),不受重力的作用了
B.水受平衡力作用,合力為0
C.最高點時杯子中的水運動速度很大,重力小于或等于向心力
D.杯子特殊,杯底對水有吸力

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

20.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中:
(1)實驗中不需要(填需要或不需要)用天平測量重物的質(zhì)量m.開始打點計時的時候,接通電源和松開紙帶的順序應該是先接通電源.
(2)供選擇的重物有以下四個,應選擇C.
A.質(zhì)量為100g的木球
B.質(zhì)量為10g的砝碼 
C.質(zhì)量為200g的砝碼
D.質(zhì)量為10g的塑料球
(3)使用質(zhì)量為m的重物和打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中,在選定的紙帶上依次取計數(shù)點如圖所示,紙帶上所打的點記錄了物體在不同時刻的位置,紙帶的左端與重物相連.設相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T,且O為打下的第一個點.當打點計時器打點“3”時,物體的動能表達式為\frac{{m{{({s_4}-{s_2})}^2}}}{{8{T^2}}}

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.如圖(a)所示,豎直平面內(nèi)固定一斜槽,斜槽中放有若干個直徑均為d的小鐵球,緊靠斜槽末端固定有電磁鐵,閉合開關(guān)K,電磁鐵吸住第1個小球.手動敲擊彈性金屬片M,M與觸頭瞬間分開,第1個小球從O點開始下落,M迅速恢復,電磁鐵又吸住第2個小球.當?shù)?個小球撞擊M時,M與觸頭分開,第2個小球從O點開始下落…

某興趣小組利用此裝置測定重力加速度,請回答下列問題:
(1)利用游標卡尺測量小球的直徑d,如圖(b)所示,讀數(shù)為9.30mm.
(2)用刻度尺測出OM=1.462m,手動敲擊M的同時按下秒表開始計時,若10個小球下落的總時間為5.5s,則當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.7m/s2(保留兩位有效數(shù)字);
(3)若在O點的正下方A點固定一光電門(圖中未畫出),測出OA=h,小球經(jīng)過光電門的時間為△t,則小球通過光電門時的速度v=\frac6amygo8{△t},可求得當?shù)氐闹亓铀俣萭=\frac{dboqiex^{2}}{2{h(△t)}^{2}}.(用已知量和測得量的符號表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

17.如圖所示,粗糙的水平面上靜止放置三個質(zhì)量均為m的木箱,相鄰兩木箱的距離均為l.工人用沿水平方向的力推最左邊的木箱使之向右滑動,逐一與其它木箱碰撞.每次碰撞后木箱都粘在一起運動.整個過程中工人的推力不變,最后恰好能推著三個木箱勻速運動.已知木箱與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.設碰撞時間極短,求第一次碰撞和第二次碰撞中木箱損失的機械能之比.

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14.(B)一質(zhì)量為M=1.2kg的物塊靜止在光滑水平桌面上,一質(zhì)量為m=20g的子彈以水平速度v0=100m/s射入物塊,在很短的時間內(nèi)以水平速度10m/s穿出.則子彈穿出木塊時,子彈動量改變量的大小為1.8kg•m/s,木塊獲得的水平初速度大小為1.5m/s.

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15.一單擺的擺球質(zhì)量為m、擺長為l,球心離地心為r.已知地球的質(zhì)量為M,引力常量為G,關(guān)于單擺做簡諧運動的周期T與r的關(guān)系,下列公式中正確的是(  )
A.T=2πr\sqrt{\frac{l}{Gm}}B.T=2πr\sqrt{\frac{l}{GM}}C.T=2πl(wèi)\sqrt{\frac{l}{Gm}}D.T=2πl(wèi)\sqrt{\frac{l}{GM}}

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