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某学生实验小组为了搞清楚功、能、动量之间的关系,设计了如下实验:(一)主要实验器材:一块正方形的软木块,其边长D=16cm,质量M=40g;一支出射速度能够连续可调的气枪,其子弹的质量m=10g;….(二)主要实验过程:首先,他们把正方形的软木块固定在桌面上,当子弹以20m/s的水平速度从正面射入该木块后,实验小组测得子弹能够进入木块中5cm的深度.然后,他们把该木块放在光滑的水平面上(例如:气垫导轨上),子弹再次从正面射入该木块,….在后者情况下,请你利用力学的知识,帮助他们分析和预测以下几个问题:(1)若子弹仍以20m/s的水平速度射入木块,子弹最多能进入木块中的深度有多大?(2)若子弹仍以20m/s的水平速度射入木块,在子弹进入木块的过程中,系统损失的机械能和产生的热量各是多少?(3)为了使子弹能够穿透该木块,那么子弹的入射速度大小至少不能低于多少?试题及答案-解答题-云返教育
试题详情
某学生实验小组为了搞清楚功、能、动量之间的关系,设计了如下实验:
(一)主要实验器材:一块正方形的软木块,其边长D=16cm,质量M=40g;一支出射速度能够连续可调的气枪,其子弹的质量m=10g;….
(二)主要实验过程:首先,他们把正方形的软木块固定在桌面上,当子弹以20m/s的水平速度从正面射入该木块后,实验小组测得子弹能够进入木块中5cm的深度.然后,他们把该木块放在光滑的水平面上(例如:气垫导轨上),子弹再次从正面射入该木块,….
在后者情况下,请你利用力学的知识,帮助他们分析和预测以下几个问题:
(1)若子弹仍以20m/s的水平速度射入木块,子弹最多能进入木块中的深度有多大?
(2)若子弹仍以20m/s的水平速度射入木块,在子弹进入木块的过程中,系统损失的机械能和产生的热量各是多少?
(3)为了使子弹能够穿透该木块,那么子弹的入射速度大小至少不能低于多少?
试题解答
见解析
解:(1)设子弹打入木块过程中受到的平均阻力为f,打入木块的深度分别为d
1
、d
2
,子弹初速为v
0
,打入后二者共速v,木块固定时,由动能定理得:fd
1
=
1
2
mv
0
2
-0,
木块不固定时,由动量守恒定律得:mv
0
=(m+M)v,
由能量守恒定律得:fd
2
=
1
2
mv
0
2
-
1
2
(m+M)v
2
,
由以上三式可得:d
2
=4cm;
(2)由能量守恒定律知:损失的机械能与产生的内能相等,即
△E=Q=fd
2
=
1
2
mv
0
2
-
1
2
(m+M)v
2
=1.6J;
(3)设子弹初速为v
1
时,恰好不能射穿木块,此时二者共速v
2
,
由动量守恒与能量守恒得:mv
1
=(m+M)v
2
,
fD=
1
2
mv
1
2
-
1
2
(m+M)v
2
2
,
上述两式与fd
1
=
1
2
mv
0
2
-0,
联立即可解得:v
1
=40m/s,
故为了使子弹能够穿透该木块,子弹的入射速度大小至少不能低于40m/s;
答:(1)若子弹仍以20m/s的水平速度射入木块,子弹最多能进入木块中的深度有4cm.
(2)若子弹仍以20m/s的水平速度射入木块,在子弹进入木块的过程中,系统损失的机械能为1.6J,产生的热量为1.6J.
(3)为了使子弹能够穿透该木块,那么子弹的入射速度大小至少不能低于40m/s.
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物理
探究功与速度变化的关系
相关试题
某同学用如图甲所示装置做“探究合力做的功与动能改变关系”的实验,他们将光电门固定在水平轨道上的B点,如图所示.并用重物通过细线拉小车,然后保持小车和重物的质量不变,通过改变小车释放点到光电门的距离(s)进行多次实验,实验时要求每次小车都从静止释放.(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示,d= cm.(2)如果遮光条通过光电门的时间为t,小车到光电门的距离为s.该同学通过描点作出线性图象来反映合力做的功与动能改变关系,则他作的图象关系是下列哪一个时才能符合实验要求 .A.s-t;B.s-t2;C.s-t-1;D.s-t-2.(3)下列哪些实验操作能够减小实验误差 .A.调整轨道的倾角,在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B.必须满足重物的质量远小于小车的质量C.必须保证小车从静止状态开始释放.?
一轻弹性材料AB可以被压缩,最大压缩量为x=10cm,某小组的同学为测定它压缩时能储存的最大弹性势能,甲同学做了如下操作:①在光滑木板上固定一挡板,使弹性材料的A端固定在竖直挡板上,另一端B不受力时刚好在木板边缘.再将此装置固定在水平桌面上,且使B端在桌外(如图1),记下B在水平地面上的射影O.②将一大小不计的小铁球靠在B端向A端压弹性材料,压缩量x=10cm,后将小球释放,使小球水平抛出,记下小球在地面上的落点P.③测出相关物理量后进行计算.(1)甲同学需要测量的物理量有 (2)用以上物理量表示弹性材料的最大弹性势能EP (3)乙同学采用了另一种方法:用一测力计缓慢压B端,当压缩量为x1时,测力计示数为F1;压缩量为x2时,示数为F2;…然后以压缩量x为横坐标,测力计的示数F为纵坐标,描点后得到F-x图象如图2.则由图象可得该弹性材料的最大弹性势能为 J.?
“探究功与物体速度变化的关系”的实验如图甲所示,当小车在一条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致.每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、 (填测量工具)和 电源(填“交流”或“直流”).(2)在正确操作情况下,需要垫起木板的一端平衡摩擦,平衡摩擦时,平衡摩擦的目的是使合外力对小车做功等于 .实验时打在纸带上的点并不都是均匀的,如图乙所示.为了测量小车获得的速度,应选用纸带的 部分进行测量(根据下面所示的纸带回答,并用字母表示).?
(1)在“探究做功与物体速度变化”的实验中,第一次用一根橡皮筋系在小车上,将小车拉到某个位置松手,得到一条打有点的纸带1,第二次用两根橡皮筋,将小车拉到同一位置松手,又得到一条打有点的纸带2…当有六根相同的橡皮筋系在小车上时,得到纸带6,现要用纸带来求因橡皮筋做功而使小车获得的速度,下列做法正确的是 A.在六条纸带中选择其中一条点清晰的纸带,依次在这条纸带上标出计数点并求出各计数点的速度,就可得到橡皮筋做功与小车速度变化的关系B.每条纸带末端倒数第2个点的速度可近似看成因橡皮筋做功而使小车获得的速度C.每条纸带始端第2个点的速度可近似看成因橡皮筋做功而使小车获得的速度D.每条纸带上点间距相等的那部分的中心点的速度就可近似看成因橡皮筋做功而使小车获得的速度(2)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“外力做功与物体速度变化的关系”.如图,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车通过A、B时的速度大小.小车中可以放置砝码.实验主要步骤如下:①把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端与钩码相连,正确连接所需电路.②小车在细线拉动下运动,通过传感器记录细线拉力及小车通过A、B时的速度.③增减钩码,重复②的操作.下表是他们测得的数据,其中M是小车与车中砝码质量之和,|v22-v12|是两个速度传感器记录速度的平方差,F是拉力传感器受到的拉力,W是拉力F在A、B间对小车所作的功.表格中的W3= 次数 M/kg |v22-v12|/(m/s)2 F/N W/J 1 0.500 0.760 0.400 0.200 2 0.500 1.650 0.840 0.420 3 0.500 2.400 1.220 W3 ④根据表格中数据,作出|v22-v12|-W图线得出结论.以上实验步骤中遗漏的一步是 .?
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某实验小组在验证平行四边形定则时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条.实验中对两次拉伸橡皮条的要求,下列说法正确的是 ( )?
如图所示,在力的合成实验中,第一次两弹簧a、b按图示方向拉橡皮筋;在第二次实验时,保持弹簧a的方向不变,把弹簧b改为垂直于弹簧a方向拉,且保持O点位置与第一次相同,则跟第一次相比a、b弹簧的读数变化是( )?
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电火花计时器工作电源是220V的 电源(填“直流”或“交流”).现在使用打点计时器测定物体的速度,当电源频率低于50Hz时,若仍按照50Hz计算,则测出的速度值将比真实值偏 (选填“大”或者“小”)?
第1章 怎样研究抛体运动
1.1 飞机投弹与平抛运动
互成角度的两个匀速直线运动的合成
平抛物体与自由落体同时落地
平抛运动
曲线运动
物体做曲线运动的条件
运动的合成和分解
第2章 研究圆周运动
2.1 怎样描述圆周运动
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向心加速度
向心力
匀速圆周运动
第3章 动能的变化与机械功
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动能
动能和势能的相互转化
功的概念
功的计算
功能关系
第4章 能量守恒与可持续发展
4.1 势能的变化与机械功
弹性势能
重力势能
重力势能的变化与重力做功的关系
第5章 万有引力与航天
5.1 从托勒密到开普勒
开普勒定律
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