题目内容

【题目】甲图是传送带紧贴矩形桌面的俯视示意图。传送带和桌面在同一水平面且都足够宽、足够长,传送带沿图示方向运动。abcd是垂直水平面固定的光滑挡板条,abcd部分是直的,bc是平滑过渡部分。挡板条ab部分与传送带运动方向的夹角为θ。质量为m1的小滑块A与传送带的动摩擦因数为μ,从a点由静止释放,最后与静止在桌面c点、质量为m2的小滑块B发生弹性正碰。小滑块AB均可视为质点,桌面c点左侧光滑,右侧与小滑块AB的动摩擦因数均为μ1,重力加速度为g

1)若m1=3m2,小滑块A碰前瞬间的速率为v0,求小滑块AB碰后在桌面滑行的距离之比s1s2

2)在满足m1<m2的前提下,小滑块A碰前瞬间的速率v0一定,m2取不同值,小滑块AB碰后速率也会不同。乙图中的实线反映了小滑块A碰后从b点滑上传送带的速率vb与再次滑出传送带的速率vb的关系。图中p点对应着小滑块AB最后停在桌面上同一位置,求其相应的m1m2

3)若传送带的速度恒定为v0,请求小滑块A经过b点时的速率v0,并从速度与加速度两个角度,定性描述小滑块Aa点由静止释放到b点的运动情况。

【答案】1 2 3小滑块Aa点到b点做加速度逐渐减小的变加速直线运动直至匀速小滑块A经过b点时的速率

【解析】本题考查物体的弹性碰撞,涉及物体的受力分析及运动情况判断。

1)小滑块AB发生弹性正碰

解得:

由动能定理:

所以

2AB最后停在桌面上同一位置,故B碰后的速度与A反弹后从从传送带滑回桌面的速度相同。

即:

所以:

联立可得:

所以

3小滑块Aa点到b点做加速度逐渐减小的变加速直线运动直至匀速

小滑块A经过b点时的速率

练习册系列答案
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【题目】我们知道,根据光的粒子性,光的能量是不连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光子,光子具有动量( hv/c ) 和能量(hv ),当光子撞击到光滑的平面上时,可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向,并给撞击物体以相应的作用力。光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压。联想到人类很早就会制造并广泛使用的风帆,能否做出利用太阳光光压的太阳帆进行宇宙航行呢?

1924年,俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔明确提出用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度,首次提出了太阳帆的设想。但太阳光压很小,太阳光在地球附近的光压大约为106N/m2,但在微重力的太空,通过增大太阳帆面积,长达数月的持续加速,使得太阳帆可以达到甚至超过宇宙速度。IKAROS 是世界第一个成功在行星际空间运行的太阳帆。2010521日发射,2010128日,IKAROS 在距离金星 80,800 公里处飞行掠过,并进入延伸任务阶段。

设太阳单位时间内向各个方向辐射的总能量为E,太空中某太阳帆面积为S,某时刻距太阳距离为r(r很大,故太阳光可视为平行光,太阳帆位置的变化可以忽略),且帆面和太阳光传播方向垂直,太阳光频率为v,真空中光速为c,普朗克常量为h。

(1)当一个太阳光子被帆面完全反射时,求光子动量的变化P,判断光子对太阳帆面作用力的方向。

(2)计算单位时间内到达该航天器太阳帆面的光子数。

(3)事实上,到达太阳帆表面的光子一部分被反射,其余部分被吸收。被反射的光子数与入射光子总数的比,称为反射系数。若太阳帆的反射系数为ρ,求该时刻太阳光对太阳帆的作用力。

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