题目内容
【题目】如图所示,在高为h=5m的平台右边缘上,放着一个质量M=3kg的铁块,现有一质量为m=1kg的钢球以v0=10m/s的水平速度与铁块在极短的时间内发生正碰被反弹,落地点距离平台右边缘的水平距离为L=2m,已知铁块与平台之间的动摩擦因数为0.5,求铁块在平台上滑行的距离s(不计空气阻力,铁块和钢球都看成质点,取g=10m/s2).
【答案】1.6m
【解析】试题分析:钢球与铁块发生碰撞,时间极短,动量守恒,碰撞后钢球做平抛运动,已知下落的高度和水平距离,可由平抛运动的规律求出碰后钢球的速度,即可由动量守恒定律求出碰后铁块的速度,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解铁块在平台上滑行的距离s.
解:设碰撞后钢球反弹的速度大小为v1,铁块的速度大小为v,由于碰撞时间极短,系统的动量守恒,则有
mv0=Mv﹣mv1,①
碰后钢球做平抛运动,则有
l=v1t ②
h=gt2③
由②③①解得t=1s,v1=2m/s,v=4m/s,
d碰后铁块向左做匀减速直线运动,加速度大小为
a==μg=5m/s2④
最终速度为0,则其运行时间为
t1==0.8s ⑤
所以铁块在平台右滑行的距离为 s=t1=1.6m ⑥
答:铁块在平台上滑行的距离s是1.6m.
【题目】如图所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。
②已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T 不 变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示。根据表中数据在给定区域内补漏的点并画出UH—I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为:_______________×10-3VmA-1T-1(保留2位有效数字)。
I(×10-3A) | 3.0 | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 |
UH(×10-3V) | 1.1 | 1.9 | 3.4 | 4.5 | 6.2 | 6.8 |