题目内容

【题目】如图所示,两个相同的光滑弧形槽,一个为A1B1C1凸形,一个为 A2B2C2凹形,两个相同小球分别进入两弧形槽的速度都为v,运动到槽的末端速度也都为v,小球通过凸形槽的时间为t1,通过凹形槽的时间为t2,则 t1、t2的关系为

A. t1=t2 B. t1>t2 C. t1<t2 D. 无法确定

【答案】B

【解析】

在凸形光滑弧形槽中运动的小球,从以速度v进入弧形槽到运动到最高点的过程中,动能转化为重力势能,运动速度减小,小于初速度;在从最高点运动到槽末端的过程中,小球的重力势能再化为动能,到达槽末端时,速度又增大为到初速度v。

在凹形光滑弧形槽中运动的小球,从速度v进入轨道到运动到最低点的过程中,重力势能转化为动能,速度变大,大于初速度;在从最低点运动到弧形槽末端的过程中,小球的动能转化为重力势能,速度变小,到达槽末端时,速度减小为到等于初速度。

由以上分析可知:在凸形光滑轨道中运动的小球,平均速度小于V;在凹形光滑弧形槽中运动的小球,平均速度大于V,即平均速度 ,又因为两小球的路程相等,由公式

可知:在凸形轨道的小球运动时间t1大,在凹形轨道中的小球运动时间t2小,即: t1t2

故选B

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【题目】高空坠物危害有多大

现在从高楼上坠落物体伤人事件时有发生,许多人甚至认为从摩天大楼上掉下来的硬币如果砸到人身上也会要了人的命。理由是由于重力的作用,下落的物体一直在加速,只要下落距离足够长,硬币总会达到使人致死的速度。实际上这个结论是在不考虑空气阻力的情况下分析得出的,在通常的低速情况下,空气阻力是可以忽略不计;然而在高速运动的情况下,例如研究摩天大楼上掉下来的高速下落的硬币,空气阻力则不可忽略,它们甚至会大到成为决定最终运动状态的关键因素。在高速情况下的空气阻力大小与速度的平方成正比,速度越大,空气阻力也就越大。然而空气阻力也不会无限制地增大,当空气阻力大到与重力( G = mg)相等时,物体的受力就平衡了。此时物体将稳定地以一个速度匀速下落,这时的速度被称为收尾速度 v0 ,它的大小可以通过其与阻力的关系式求得。通过具体数据计算,得到结果是不论硬币从多高的地方掉下来,最终的速度也不会超过 45.4 m/s。速度越大,砸在人身上产生的压强越大。进一步计算,这枚硬币砸在人身上,人体受到的压强为 P ≈ 7.2MPa,而人体皮肤所能承受的压强为 P = 20.89±4.11MPa,所以高空坠落的硬币产生的压强比这一极限压强还是小很多的。由此看来,高处落下的硬币基本是不会致命的啦!但是如果是一个鸡蛋,那就是另外的结论,如果从25楼抛下,就可直接致人死亡;从18楼抛下,可致人头骨碎裂。

某科学活动小组做了“ 球形物体在空气中下落时,受到的阻力大小与球的半径和速度关系”的实验,测量数据见下表。(g取10N/kg)

请根据上述材料,回答下列问题:

(1)硬币下落时在达到收尾速度之前,重力________阻力(选填“大于”“小于”或“等于”);

(2)根据表格分析半径相同的球,收尾速度的大小与____________有关。

(3)请从安全角度出发写出一条建议__________________________________

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