1、简答题 如图16-3-9所示的三个小球的质量都为m,B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,A球以速度v0沿B、C两球球心的连线向B球运动,碰后A、B两球粘在一起,问:
图16-3-9
(1)A、B两球刚刚粘合在一起时的速度是多大?
(2)三球的速度达到相同时的共同速度是多大?
参考答案:(1) (2)
本题解析:(1)在A、B碰撞的过程中弹簧的压缩量是极其微小的,产生弹力完全忽略,即C球并没有参与作用,因此A、B两球组成系统所受合外力为零,动量守恒,以v0的方向为动量的正方向,则有
mv0=2mv1,.
(2)粘在一起的A、B两球通过弹簧和C球的作用过程中,由于弹力的作用,C球被加速,速度由零开始增大,而A、B两球被减速,速度逐渐减小,在某一时刻会出现三球速度相同的瞬间,在这一过程中,三球构成的系统动量守恒,有
2mv1=3mv2,
全过程动量也守恒,即
mv0=3mv2,.
本题难度:简单
2、选择题 质量为m的小球A在光滑的水平面上以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的小球B发生正碰,碰撞后,A球的动能变为原来的1/9,那么碰撞后B球的速度大小可能是
A? B? C? D
参考答案:AB
本题解析:A的动能变为原来的1/9,速度大小变为原来的1/3,速度可能不变也可能反向,,可求得B球的速度
本题难度:一般
3、简答题 用火箭发射人造地球卫星,假设最后一节火箭的燃料用完后,火箭壳体和卫星一起以速度v=7.0×103 m/s绕地球做匀速圆周运动;已知卫星质量m="500" kg,最后一节火箭壳体的质量M="100" kg;某时刻火箭壳体与卫星分离,分离时刻卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度u=1.8×103 m/s,试分析计算:分离后卫星的速度增加到多大?火箭壳体的速度多大?分离后它们将如何运动?
参考答案:7.3×103 m/s? 5.5×103 m/s?离心运动(卫星)向心运动(火箭)
本题解析:设分离后卫星与火箭壳体相对地面的速度分别为v1和v2,分离时系统在轨道切线方向上动量守恒(m+M)v=mv1+Mv2,且u=v1-v2,
解得v1=7.3×103 m/s,v2=5.5×103 m/s,
卫星分离后,v1>v2,将做离心运动,卫星将以该点为近地点做椭圆运动.
而火箭壳体分离后的速度v2=5.5×103 m/s<v,因此做向心运动,其轨道为以该点为远地点的椭圆运动,若进入大气层,它的轨道将不断降低,最后将会在大气层中烧毁.
本题难度:简单
4、简答题 [物理选修3-5模块]
(1)激光制冷原理可以根据如图所示的能级图简单说明,激光射入介质中,引起介质中的离子从基态跃迁到激发态n=11,一些处于激发态n=11的离子很快吸收热量转移到激发态n=12,离子从激发态n=11和n=12向基态跃迁辐射两种荧光,部分辐射荧光的能量大于入射激光的能量,上述过程重复下去实现对介质的冷却,下列说法正确的是______
A.两种辐射荧光波长都大于射入介质的激光波长
B.激光制冷过程中,介质内能减少量等于辐射荧光与吸收激光的能量差
C.两种辐射荧光在同一装置下分别做双缝干涉实验,相邻两条亮条纹间的距离不相等
D.若两种辐射荧光分别照射同一金属板都能产生光电效应,则光电子的最大初动能相等
(2)在光滑的水平地面上静止着一质量为M=0.4kg的薄木板,一个质量为m=0.2kg的木块(可视为质点)以υ0=4m/s的速度从木板左端滑上,一段时间后,又从木板上滑下(不计木块滑下时机械能损失),两物体仍沿直线继续向前运动,从木块与木板刚刚分离开始计时,经时间t=3.0s,两物体之间的距离增加了x=3m,已知木块与木板的动摩擦因数μ=0.4,求薄木板的长度.
参考答案:(1)A、根据玻尔理论和光子的能量公式E=hcλ分析可知,从n=12向基态跃迁辐射的荧光波长小于射入介质的激光波长.故A错误.
B、激光制冷过程中,由玻尔理论得知,介质内能减少量等于辐射荧光与吸收激光的能量差.故B正确.
C、干涉条纹的间距与波长成正比.则两种辐射荧光在同一装置下分别做双缝干涉实验,相邻两条亮条纹间的距离不相等.故C正确.
D、产生光电效应时,光电子的最大初动能随着入射光的频率的增大而增大,由于两种荧光频率不等,则光电子的最大初动能不相等.故D错误.
故选BC.
(2)设木块与木板分离后速度分别为为:v1、v2,由动量守恒定律得:
mv0=mv1+Mv2
根据题意,有:
v1-v2=St
解得:v1=2m/s,v2=1m/s
根据动能定理得:μmgd=12mv20-12mv21-12Mv22
代入数据解得:
d=1.25m
即薄木板的长度为1.25m.
故答案为:
(1)BC;(2)薄木板的长度是1.25m.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 物体以100 J的初动能从斜面底端沿斜面向上运动到某一点时,动能减少80 J,其机械能减少了32 J.则物体重返斜面底端时的动能为
A.68 J
B.64 J
C.48 J
D.20 J
参考答案:D
本题解析:
本题难度:简单