【題目】(20分)一長(zhǎng)木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物塊,在木板右方有一墻壁,木板右端與墻壁的距離為4.5m,如圖(a)所示。時(shí)刻開(kāi)始,小物塊與木板一起以共同速度向右運(yùn)動(dòng),直至時(shí)木板與墻壁碰撞(碰撞時(shí)間極短)。碰撞前后木板速度大小不變,方向相反;運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小物塊始終未離開(kāi)木板。已知碰撞后1s時(shí)間內(nèi)小物塊的圖線(xiàn)如圖(b)所示。木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍,重力加速度大小g取10m/s2。求
(1)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)及小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)木板的最小長(zhǎng)度;
(3)木板右端離墻壁的最終距離。
【答案】(1) (2)(3)
【解析】
(1)根據(jù)圖像可以判定碰撞前木塊與木板共同速度為
碰撞后木板速度水平向左,大小也是
木塊受到滑動(dòng)摩擦力而向右做勻減速,根據(jù)牛頓第二定律有
解得
木板與墻壁碰撞前,勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間,位移,末速度
其逆運(yùn)動(dòng)則為勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)可得
帶入可得
木塊和木板整體受力分析,滑動(dòng)摩擦力提供合外力,即
可得
(2)碰撞后,木板向左勻減速,依據(jù)牛頓第二定律有
可得
對(duì)滑塊,則有加速度
滑塊速度先減小到0,此時(shí)碰后時(shí)間為
此時(shí),木板向左的位移為末速度
滑塊向右位移
此后,木塊開(kāi)始向左加速,加速度仍為
木塊繼續(xù)減速,加速度仍為
假設(shè)又經(jīng)歷二者速度相等,則有
解得
此過(guò)程,木板位移末速度
滑塊位移
此后木塊和木板一起勻減速。
二者的相對(duì)位移最大為
滑塊始終沒(méi)有離開(kāi)木板,所以木板最小的長(zhǎng)度為
(3)最后階段滑塊和木板一起勻減速直到停止,整體加速度
位移
所以木板右端離墻壁最遠(yuǎn)的距離為
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】小明對(duì)2B鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣,于是用伏安法測(cè)量其電阻值.
(1)圖1是部分連接好的實(shí)物電路圖,請(qǐng)用電流表外接法完成接線(xiàn)并在圖1中畫(huà)出.
(2)小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測(cè)量了一段2B鉛筆芯的伏安特性,并將得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到U﹣I圖上,如圖2.在圖中,由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是用 (填“○”或“×”)表示的.
(3)請(qǐng)你選擇一組數(shù)據(jù)點(diǎn),在圖2上用作圖法作圖,并求出這段鉛筆芯的電阻為 Ω.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如右圖所示電路,開(kāi)關(guān)S原是閉合的,當(dāng)R1、R2的滑片剛好處于各自的中點(diǎn)位置時(shí), 處于真空中的電容器C的兩個(gè)水平極板間的帶電塵埃P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).下列做法中能使塵埃P加速向上運(yùn)動(dòng)的是
A.把R1的滑片向左移動(dòng)
B.把R2的滑片向左移動(dòng)
C.把R2的滑片向右移動(dòng)
D.把開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,直角玻璃三棱鏡置于空氣中,已知∠A=60°,∠C=90°,一束極細(xì)的單色光從AB面的D點(diǎn)入射,入射角為i = 45°,BD=L,AB = 4L,光線(xiàn)恰射到BC的中點(diǎn),光在真空中的傳播速度為c。求:
(1)玻璃的折射率n ;
(2)光從進(jìn)入棱鏡到它第一次射出棱鏡所經(jīng)歷的時(shí)間t。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖甲所示,質(zhì)量為M=0.5kg的木板靜止在光滑水平面上,質(zhì)量為m=1kg的物塊以初速度v0=4m/s滑上木板的左端,物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,在物塊滑上木板的同時(shí),給木板施加一個(gè)水平向右的恒力F。當(dāng)恒力F取某一值時(shí),物塊在木板上相對(duì)于木板滑動(dòng)的路程為s,給木板施加不同大小的恒力F,得到的關(guān)系如圖乙所示,其中AB與橫軸平行,且AB段的縱坐標(biāo)為1m-1。將物塊視為質(zhì)點(diǎn),最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g=10m/s2。
(1)若恒力F=0,則物塊會(huì)從木板的右端滑下,求物塊在木板上滑行的時(shí)間是多少?
(2)圖乙中BC為直線(xiàn)段,求該段恒力F的取值范圍及函數(shù)關(guān)系式。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖,abcd是一個(gè)質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L的正方形金屬線(xiàn)框,從圖示位置自由下落,在下落h后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),恰好做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),該磁場(chǎng)的寬度也為L.在這個(gè)磁場(chǎng)的正下方2h+L處還有一個(gè)未知的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出),金屬線(xiàn)框abcd在穿過(guò)這個(gè)磁場(chǎng)時(shí)也恰好做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),那么下列說(shuō)法正確的是
A. 未知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是
B. 未知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是
C. 線(xiàn)框在穿過(guò)這兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱是4mgL
D. 線(xiàn)框在穿過(guò)這兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱是2mgL
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某高速公路單向有兩條車(chē)道,最高限速分別為120km/h、100km/h.按規(guī)定在高速公路上行駛車(chē)輛的最小間距(單位:m)應(yīng)為車(chē)速(單位:km/h)的2倍,即限速為100km/h的車(chē)道,前后車(chē)距至少應(yīng)為200m.求:
(1)兩條車(chē)道中限定的車(chē)流量(每小時(shí)通過(guò)某一位置的車(chē)輛總數(shù))之比;
(2)若此高速公路總長(zhǎng)80km,則車(chē)流量達(dá)最大允許值時(shí),全路(考慮雙向共四車(chē)道)擁有的最少車(chē)輛總數(shù).
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在一個(gè)很小的厚度為d的矩形半導(dǎo)體薄片上,制作四個(gè)電極 E、F、M、N,它就成了一個(gè)霍爾元件,如圖所示。在E、F間通入恒定的電流I,同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B,則薄片中的載流子(形成電流的自由電荷)就在洛倫茲力的作用下,向著與電流和磁場(chǎng)都垂直的方向漂移,使M、N 間出現(xiàn)了電壓,稱(chēng)為霍爾電壓UH?梢宰C明UH=kIB/d,k為霍爾系數(shù),它的大小與薄片的材料有關(guān)。下列說(shuō)法正確的是
A. 若M的電勢(shì)高于N的電勢(shì),則載流子帶正電
B. 霍爾系數(shù)k較大的材料,其內(nèi)部單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目較多
C. 借助霍爾元件能夠把電壓表改裝成磁強(qiáng)計(jì)(測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度)
D. 霍爾電壓UH越大,載流子受到磁場(chǎng)的洛侖茲力越小
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】對(duì)于同一物理問(wèn)題,常?梢詮暮暧^與微觀兩個(gè)不同角度進(jìn)行研究,找出其內(nèi)在聯(lián)系,從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)。一段橫截面積為S、長(zhǎng)為l的金屬電阻絲,單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子,每一個(gè)電子電量為e。該電阻絲通有恒定電流時(shí),兩端的電勢(shì)差為U,假設(shè)自由電子定向移動(dòng)的速率均為v。
(1)求導(dǎo)線(xiàn)中的電流I;
(2)所謂電流做功,實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)線(xiàn)中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力做功。為了求解在時(shí)間t內(nèi)電流做功W為多少,小紅記得老師上課講過(guò),W=UIt,但是不記得老師是怎樣得出W=UIt這個(gè)公式的,既然電流做功是導(dǎo)線(xiàn)中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力做功,那么應(yīng)該先求出導(dǎo)線(xiàn)中的恒定電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng),即E=,設(shè)導(dǎo)體中全部電荷為q后,再求出電場(chǎng)力做的功,將q代換之后,小紅沒(méi)有得出W=UIt的結(jié)果。
a. 請(qǐng)幫助小紅補(bǔ)充完善這個(gè)問(wèn)題中電流做功的求解過(guò)程。
b. 為了更好地描述某個(gè)小區(qū)域的電流分布情況,物理學(xué)家引入了電流密度這一物理量,定義其大小為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的電量。若已知該導(dǎo)線(xiàn)中的電流密度為j,導(dǎo)線(xiàn)的電阻率為,試證明: 。
(3)由于恒定電場(chǎng)的作用,導(dǎo)體內(nèi)自由電子會(huì)發(fā)生定向移動(dòng),但定向移動(dòng)的速率遠(yuǎn)小于自由電子熱運(yùn)動(dòng)的速率,而運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子發(fā)生碰撞從而減速,因此自由電子定向移動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化。金屬電阻反映的是定向移動(dòng)的自由電子與不動(dòng)的粒子的碰撞。假設(shè)自由電子連續(xù)兩次與不動(dòng)的粒子碰撞的時(shí)間間隔平均值為t0(這個(gè)時(shí)間由自由電子熱運(yùn)動(dòng)決定,為一確定值),碰撞后自由電子定向移動(dòng)的速度全部消失,碰撞時(shí)間不計(jì)。請(qǐng)根據(jù)以上內(nèi)容,推導(dǎo)證明金屬電阻絲的電阻率與金屬絲兩端的電壓無(wú)關(guān)。
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