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【題目】利用如圖所示的方式驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒,豎直平面內(nèi)的四分之一光滑圓弧軌道下端與水平桌面相切,先將小滑塊A從圓弧軌道的最高點(diǎn)無初速度釋放,測量出滑塊在水平桌面滑行的距離x1(圖甲);然后將小滑塊B放在圓弧軌道的最低點(diǎn),再將A從圓弧軌道的最高點(diǎn)無初速度釋放,A與B碰撞后結(jié)合為一個(gè)整體,測量出整體沿桌面滑動(dòng)的距離x2(圖乙).圓弧軌道的半徑為R,A和B完全相同,重力加速度為g.
(1)滑塊A運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度v=_________(用R和g表示);
(2)滑塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=____________(用R和x1表示);
(3)若x1和x2的比值=____________,則驗(yàn)證了A和B的碰撞動(dòng)量守恒.
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【題目】已知如圖,水平放置的平行金屬板,上板帶負(fù)電下板帶正電,之間形成勻強(qiáng)電場。一根長l的絕緣細(xì)繩一端固定在O點(diǎn),另一端系有質(zhì)量為m并帶有一定電荷的小球,小球原來靜止在C點(diǎn)。當(dāng)給小球一個(gè)水平?jīng)_量后,它可以在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求:
(1)小球帶電性質(zhì);
(2)若將兩板間的電壓增大為原來的3倍,小球重新靜止時(shí)絕緣細(xì)繩中的張力;
(3)在(2)的條件下,從靜止開始使小球能在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),至少要給小球多大的水平?jīng)_量?在這種情況下,在小球運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)繩所受的最大拉力是多大?
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【題目】如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子在O點(diǎn)以v0的初速度跟水平方向成θ角射出,粒子在運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力大小恒為Ff,如果在某方向上加上一定大小的勻強(qiáng)電場后,可使粒子沿初速度方向做直線運(yùn)動(dòng)。
(1)求所加最小勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大小及方向;
(2)若加上水平向左、大小一定的勻強(qiáng)電場,經(jīng)過一段時(shí)間后粒子又回到了O點(diǎn),求粒子回到O點(diǎn)時(shí)速度大小。
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【題目】“天津之眼“是天津市的地標(biāo)之一,是唯一一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪。摩天輪懸掛透明座艙,乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列敘述正確的是
A. 摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,乘客的機(jī)械能保持不變
B. 摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中,乘客重力的沖量為零
C. 在最高點(diǎn),乘客重力大于座椅對他的支持力
D. 摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,乘客重力的瞬時(shí)功率保持不變
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【題目】質(zhì)量均勻分布的光滑球A與B通過輕繩連接,跨過兩輕質(zhì)定滑輪懸掛于平臺兩側(cè),初始狀態(tài)A球與水平面接觸且有擠壓,B球懸于空中,如圖所示,不計(jì)輕繩和滑輪間的摩擦,若A發(fā)生均勻的少量膨脹后,兩球仍能保持靜止?fàn)顟B(tài),則
A. 兩球的質(zhì)量不可能相等
B. 水平面對平臺一定有靜摩擦力的作用
C. 膨脹后平臺側(cè)面對A彈力變小
D. 膨脹后A對地面壓力會變大
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【題目】如圖所示,質(zhì)量M=8kg的長木板放置于光滑的水平面上,其左端有一不計(jì)大小,質(zhì)量為m=2kg的物塊,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,開始時(shí)物塊與木板都處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)對物塊施加F=10N,方向水平向右的恒定拉力,若物塊從木板左端運(yùn)動(dòng)到右端經(jīng)歷的時(shí)間為4秒.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.求:(g取10m/s2)
(1)小物塊到達(dá)木板右端時(shí)的速度是多少?
(2)此時(shí)木板的速度又是多少?
(3)木板的長度L為多少?
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【題目】帶電量為Q,質(zhì)量為m的原子核由靜止開始經(jīng)電壓為U1的電場加速后進(jìn)入一個(gè)平行板電容器,進(jìn)入時(shí)速度和電容器中的場強(qiáng)方向垂直。已知:電容器的極板長為L,極板間距為d,兩極板的電壓為U2,重力不計(jì),求:
(1)經(jīng)過加速電場后的速度;
(2)離開電容器電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量。
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【題目】(1)某同學(xué)用圖所示的 “碰撞實(shí)驗(yàn)裝置”研究直徑相同的兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。
①在實(shí)驗(yàn)中小球速度不易測量,可通過僅測量_____解決這一問題。
A.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
B.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離
C.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初始高度
D.小球釋放時(shí)的高度
②圖中PQ是斜槽,QR為水平槽,R為水平槽末端。利用鉛垂線在記錄紙上確定R的投影點(diǎn)O。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上G處由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡;此后,再把B球放在R處,將A球再從G處由靜止釋放,與B球碰撞后在記錄紙上分別留下A、B兩球落點(diǎn)痕跡。由測量可知,碰撞前A球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離為x0;碰撞后,A、B兩球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離分別為x1、x2。用天平稱量A、B兩球的質(zhì)量分別為mA、mB。若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可表示為____(用題目給出的物理量符號表示)。
(2)在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,金屬絲的阻值約為5,某同學(xué)先用刻度尺測量金屬絲的長度l=50.00cm,用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)刻度位置如圖7所示,再用伏安法測出金屬絲的電阻,然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率。
①該電阻絲直徑的測量值d=___________mm;
②實(shí)驗(yàn)中能提供的器材有:
A.電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻約3k)
B.電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻約15k)
C.電流表A1(量程0~3A,內(nèi)阻約0.01)
D.電流表A2(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1)
E.滑動(dòng)變阻器R1(0~20)
F.滑動(dòng)變阻器R2(0~500)
G.電源E(電動(dòng)勢為3.0V)及開關(guān)和導(dǎo)線若干
該同學(xué)從以上器材中選擇合適的器材連接好電路進(jìn)行測量,則電壓表應(yīng)選擇_______,電流表應(yīng)選擇________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_______,(選填各器材前的字母)。要求在流過金屬絲的電流相同情況下,電源消耗功率最小,并能較準(zhǔn)確地測出電阻絲的阻值,實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用圖_________。
③該同學(xué)建立U-I坐標(biāo)系,如圖所示,圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的五個(gè)坐標(biāo)點(diǎn),還有一次測量的電壓表和電流表示數(shù)如圖10所示,請根據(jù)測量數(shù)據(jù)將坐標(biāo)點(diǎn)補(bǔ)全,并描繪出U-I圖線。由圖線數(shù)據(jù)可計(jì)算出金屬絲的電阻為____Ω(保留兩位有效數(shù)字)。設(shè)被測金屬絲電阻為R,則該金屬材料電阻率的表達(dá)式是________________ (用題目給出的物理量符號表示)。
④實(shí)驗(yàn)中使用的電流表內(nèi)阻為RA,電壓表內(nèi)阻為RV,若考慮電流表和電壓表內(nèi)阻的影響,圖U-I圖像中圖線斜率k與該金屬材料的電阻率ρ的關(guān)系是k=___________(用題目給出的物理量符號表示)。
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【題目】物體中的原子總是在不停地做熱運(yùn)動(dòng),原子熱運(yùn)動(dòng)越激烈,物體溫度越高;反之,溫度就越低。所以,只要降低原子運(yùn)動(dòng)速度,就能降低物體溫度。“激光致冷”的原理就是利用大量光子阻礙原子運(yùn)動(dòng),使其減速,從而降低了物體溫度。使原子減速的物理過程可以簡化為如下情況:如圖所示,某原子的動(dòng)量大小為p0。將一束激光(即大量具有相同動(dòng)量的光子流)沿與原子運(yùn)動(dòng)的相反方向照射原子,原子每吸收一個(gè)動(dòng)量大小為p1的光子后自身不穩(wěn)定,又立即發(fā)射一個(gè)動(dòng)量大小為p2的光子,原子通過不斷吸收和發(fā)射光子而減速。(已知p1、p2均遠(yuǎn)小于p0,普朗克常量為h,忽略原子受重力的影響)
(1)若動(dòng)量大小為p0的原子在吸收一個(gè)光子后,又向自身運(yùn)動(dòng)方向發(fā)射一個(gè)光子,求原子發(fā)射光子后動(dòng)量p的大小;
(2)從長時(shí)間來看,該原子不斷吸收和發(fā)射光子,且向各個(gè)方向發(fā)射光子的概率相同,原子吸收光子的平均時(shí)間間隔為t0。求動(dòng)量大小為p0的原子在減速到零的過程中,原子與光子發(fā)生“吸收—發(fā)射”這一相互作用所需要的次數(shù)n和原子受到的平均作用力f的大小;
(3)根據(jù)量子理論,原子只能在吸收或發(fā)射特定頻率的光子時(shí),發(fā)生能級躍遷并同時(shí)伴隨動(dòng)量的變化。此外,運(yùn)動(dòng)的原子在吸收光子過程中會受到類似機(jī)械波的多普勒效應(yīng)的影響,即光源與觀察者相對靠近時(shí),觀察者接收到的光頻率會增大,而相對遠(yuǎn)離時(shí)則減小,這一頻率的“偏移量”會隨著兩者相對速度的變化而變化。
a.為使該原子能夠吸收相向運(yùn)動(dòng)的激光光子,請定性判斷激光光子的頻率ν和原子發(fā)生躍遷時(shí)的能量變化ΔE與h的比值之間應(yīng)有怎樣的大小關(guān)系;
b.若某種氣態(tài)物質(zhì)中含有大量做熱運(yùn)動(dòng)的原子,為使該物質(zhì)能夠持續(xù)降溫,可同時(shí)使用6個(gè)頻率可調(diào)的激光光源,從相互垂直的3個(gè)維度、6個(gè)方向上向該種物質(zhì)照射激光。請你運(yùn)用所知所學(xué),簡要論述這樣做的合理性與可行性。
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【題目】(14)所受重力G1=8 N的砝碼懸掛在繩PA和PB的結(jié)點(diǎn)上.PA偏離豎直方向37°角,PB在水平方向,且連在所受重力為G2=100 N的木塊上,木塊靜止于傾角為37°的斜面上,如圖16所示,試求:
(1)木塊與斜面間的摩擦力;
(2)木塊所受斜面的彈力.
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