當前位置： 2021-2022學年北京市101中學高三（下）入學物理試卷> 試題詳情

振動是自然界中的一種常見的運動形式，如圖1所示勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧下端固定，上端連一可視為質(zhì)點的小物塊，若以小物塊的平衡位置為坐標原點O，以豎直向下為正方向建立坐標軸Ox,用x表示小物塊由平衡位置發(fā)生的位移。

（1）a.寫出小物塊在振動全過程中的合力F與x的關系，并據(jù)此畫出合力F與x的圖形；
b.設平衡位置重力勢能與彈性勢能之和為零，請利用上述圖形并結(jié)合功能關系證明：小物塊由平衡位置向下發(fā)生的位移x時，重力勢能與彈性勢能之和為E_p=
1
2
kx²。
（2）利用振動系統(tǒng)的上述特性，解決如下問題：如圖3所示為一緩沖實驗裝置，質(zhì)量為m₁物體A，下面有一固定緩沖輕質(zhì)彈簧，彈簧上端與質(zhì)量為m₂的物塊B相連，彈簧勁度系數(shù)為k,一套安全裝置物體A套在光滑導軌上（不連接），物體A靜止下落，與物塊B相撞后立即一起運動，但并不粘連，運動過程中A、B恰好不再分離，m₁=m₂=m,A、B一起振動過程中，設在振動系統(tǒng)的平衡位置處，它們的重力勢能與彈性勢能之和為零，求：
a.振動系統(tǒng)重力勢能與彈性勢能之和的最大值E_pm；
b.A靜止釋放時，距離B的豎直高度h。

【考點】動量守恒與能量守恒共同解決實際問題；常見力做功與相應的能量轉(zhuǎn)化；簡諧運動的回復力．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：17引用：1難度：0.5

相似題

1．中子的發(fā)現(xiàn)是守恒定律在核反應過程中的重要應用，1930年發(fā)現(xiàn)用釙放出的α射線轟擊Be核時產(chǎn)生一種射線，其貫穿能力極強，能穿透幾厘米厚的鋁板，當時著名物理學家居里夫人也不知道這是一種什么射線。1932年，英國青年物理學家查德威克用這種射線分別轟擊氫原子和氮原子，結(jié)果打出了一些氫核和氮核。若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰，測出被打出的氫核最大速度為v_H=3.5×10⁷m/s,被打出的氮核的最大速度v_N=4.7×10⁶m/s。假定正碰時無能量損失，設未知射線中粒子的質(zhì)量為m,初速為v,被打出的核質(zhì)量為m'。
（1）推導出被打出的核的速度v'的表達式；
（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子質(zhì)量之比。（氮核質(zhì)量m_N為氫核質(zhì)量m_H的14倍）
發(fā)布：2024/11/6 8:0:1組卷：11引用：1難度：0.5
解析
2．（1）盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構模型，這一模型建立的基礎是
A．α粒子的散射實驗 B．對陰極射線的研究
C．天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) D．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)
（2）質(zhì)量為5kg的物體A，以一定的速度v沿光滑的水平面運動，跟迎面而來速度大小為
1
2
v
的物體B相碰撞，碰后兩個物體結(jié)合在一起沿碰前A的方向運動，且它們的共同速度大小為
1
3
v
．求B物體的質(zhì)量．
發(fā)布：2024/11/5 8:0:2組卷：38引用：1難度：0.5
解析
3．A．“中子的發(fā)現(xiàn)”
關于“原子核的組成”的研究，物理學的發(fā)展過程經(jīng)歷了如下幾個重要的階段：
1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子；
1920年，盧瑟福預言“原子核內(nèi)可能還有質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子存在”；
1930年，約里奧?居里夫婦用釙（Po）放出的α粒子轟擊鈹（Be），產(chǎn)生了一種貫穿能力極強的射線，研究發(fā)現(xiàn)這種射線是一種中性粒子流；
1932年，查德威克用這種射線轟擊氫原子和氮原子，打出了一些氫核（質(zhì)子）和氮核，測量出被打出的氫核和氮核的速度，并由此推算出這種粒子的質(zhì)量而發(fā)現(xiàn)了中子．
查德威克認為：氫核、氮核的熱運動速度遠小于未知粒子的速度而可以忽略不計；被碰出的氫核、氮核之所以會具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的，其中速率最大的應該是彈性正碰的結(jié)果．實驗中測得氫核的最大速度為v_H=3.3×10⁷m/s,氮核的最大速度為v_N=4.5×10⁶m/s；已知m_N=14m_H．
請你根據(jù)查德威克研究，經(jīng)過推理計算，證明盧瑟福的“預言”是正確的．
發(fā)布：2024/11/6 8:0:1組卷：13引用：1難度：0.1
解析

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