4.探究某种笔的弹跳问题时,把笔分为轻质弹簧、内芯和外壳三部分,其中内芯和外壳质量分别为m和4m.笔的弹跳过程分为三个阶段:

①把笔竖直倒立于水平硬桌面,下压外壳使其下端接触桌面(见题24图a);

②由静止释放,外壳竖直上升至下端距桌面高度为h1时,与静止的内芯碰撞(见题24图b);

③碰后,内芯与外壳以共同的速度一起上升到外壳下端距桌面最大高度为h2处(见题24图c)。

设内芯与外壳的撞击力远大于笔所受重力、不计摩擦与空气阻力,重力加速度为g。

求:(1)外壳与碰撞后瞬间的共同速度大小;

(2)从外壳离开桌面到碰撞前瞬间,弹簧做的功;

(3)从外壳下端离开桌面到上升至h2处,笔损失的机械能。

 

解:设外壳上升高度h1时速度为V1,外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小为V2,

(1)对外壳和内芯,从撞后达到共同速度到上升至h2处,应用动能定理有

(4mg+m)( h2-h1)=(4m+m)V22,解得V2=;

(2)外壳和内芯,碰撞过程瞬间动量守恒,有4mV1=(4mg+m)V2,

解得V1=,

设从外壳离开桌面到碰撞前瞬间弹簧做功为W,在此过程中,对外壳应用动能定理有

W-4mgh1=(4m)V12,

解得W=mg;

(3)由于外壳和内芯达到共同速度后上升高度h2的过程,机械能守恒,只是在外壳和内芯碰撞过程有能量损失,损失的能量为=(4m)V12-(4m+m)V22,

联立解得=mg(h2-h1)。

3.在研究摩擦力特点的实验中,将木块放在水平长木板上,如图a所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大.分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力f 随拉力F的变化图像,如图b所示.已知木块质量为0.78kg.取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.

(1)求木块与长木板间的动摩擦因数.

(2)若木块在与水平方向成37°角斜向右上方的恒定拉力F作用下,以a=2.0m/s2的加速度从静止开始做匀变速直线运动,如图c所示.拉力大小应为多大?

(3)在(2)中力作用2s后撤去拉力F,求:整个运动过程中摩擦力对木块做的功.

解:(1)由(b)图可知,木块所受到的滑动摩擦力f =3.12N     (1分)

由f =μN                                          (1分)

得:μ====0.4                  (1分)

(2)物体受重力G、支持力N、拉力F和摩擦力f作用.将F分解为水平和竖直两方向,根据牛顿运动定律得:

Fcosθ-f=ma                           (1分)

Fsinθ +N= mg                          (1分)

f =μN                         

联立各式得:F=4.5N                       (1分)

(3)    全过程应用动能定理得:

WF+Wf=0                           (1分)

WF=Fs1cosθ                           (1分)

s1=                            (1分)

代入数据得Wf =-14.4J                      (1分)

33.(8分)随着人们生活水平的提高,人们对于食品不但要求营养,更要求健康。市场上出现了一些不添加防腐剂的绿色食品,这种食品中有一个单独包装的保鲜剂,不会危害食品安全。某同学找来一种在空气中放置一段时间的食品保鲜剂,对它进行探究。

[查找资料]

  (1)食物腐败是因为微生物在食物上生长。如右图所示,微生物只要得到养分,再加上充足的氧气和水,在适当的条件下就会迅速生长。因此,只要缺少一种条件,就可以防止食物腐败。

  (2)常见的具有吸水性的物质有以下几种:

①浓硫酸   ②生石灰   ③氢氧化钠固体   ④铁粉

⑤硅胶(化学式SiO2●nH2O,无色透明粒状固体,无毒无害)

[活动与探究]

  (3)初步探究:你认为①-⑤的物质中,不适合做食品干燥剂的是       ,理由是      。

  (4)实验探究:

实验
操作
主要现象
结论与解释
实验1
初步判断
打开这种保鲜剂的包装袋,取少量样品于试管中,进行观察。
该样品为白色固体。
该保鲜剂一定不是   
实验2
对该保鲜剂的有效性进行探究
向实验1的试管中加入适量的水,振荡。
形成白色浑浊液体,
试管壁发热。
结论与相关反应方程式
            。
实验3
对该保鲜剂的成分进行探究
过滤实验2所得液体,向滤液中通入二氧化碳。
溶液变浑浊。
该保鲜剂中一定含有的物质是    ,对于实验3不能确定的物质是    。
将滤渣放入另一试管中,加入足量稀盐酸。
有气泡产生。

[活动反思]

  (5)对于实验3不能确定的物质,某同学经过仔细研究,认为直接取原固体滴加酚酞溶 液,通过观察颜色变化即可确定是否含有该物质,你认为这种方法是否合理?说明理由     。

  (6)请根据食物腐败的条件分析,我们除可以使用这些保鲜剂外,还可以采用的保鲜方法是      。(写出一种即可)

 0  274590  274598  274604  274608  274614  274616  274620  274626  274628  274634  274640  274644  274646  274650  274656  274658  274664  274668  274670  274674  274676  274680  274682  274684  274685  274686  274688  274689  274690  274692  274694  274698  274700  274704  274706  274710  274716  274718  274724  274728  274730  274734  274740  274746  274748  274754  274758  274760  274766  274770  274776  274784  447090 

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