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【题目】如图所示,过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话,那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感,还有助于理解力学定律。实际上,过山车的运动包含了许多物理学原理,人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果,那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子,只要收紧你的腹肌,保护好肠胃就行了。当然,如果你受身体条件和心理承受能力的限制,无法亲身体验过山车带来的种种感受,你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。![]()
在刚刚开始时,过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的,但在第一次下行后,就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上,从这时起,带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是重力势能,即由重力势能转化为动能、又由动能转化为重力势能这样一种不断转化的过程构成的。重力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量,它是由于物体和地球的引力相互作用而产生的。对过山车来说,它的重力势能在处于最高点时达到了最大值,也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时,它的重力势能就不断地减少(因为高度下降了),但能量不会消失,而是转化成了动能,也就是运动的能量。不过,在能量的转化过程中,由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量,从而损耗了少量的机械能(动能和重力势能)。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘略矮一点的原因。
过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上,下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快,这是由于过山车中部的重心最高时,重力势能最大,而当尾部到达最高点时,重心位置已经不在最高位置,已经有一部分重力势能转化为动能了。这样,乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点,从而就会产生一种要被抛离的感觉,因为重心正在加速向下运动。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的,否则在到达顶峰附近时,小车厢就可能脱轨飞出去。中前部的车厢情况就不同了,过山车的重心在“身后”,在短时间内,它虽然处在下降的状态,但是它要“等待”重心越过高点被重力推动。
(1)过山车上升阶段,其重力势能。(填“增加”、“减少”、“不变”)
(2)过山车在轨道的最低处,运动最快,动能最大,说明物体的动能同有关。
(3)设计师所设计的过山车轨道中,过山车依次通过的竖直回环的高度一次比一次低的原因是。
(4)在过山车运行起来以后,坐在过山车不同位置的乘客,通过某一竖直回环的最高点时,乘坐在( 选填“车中部”、“车尾部”)通过时速度最大。
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【题目】郑小楚同学想要用如图所示的杠杆来提升重物M。已知重物M的底面积为0.2m2,质量为48kg,O点为支点,A点为郑小楚手的作用点,B点为重物M的作用点,且OA=2OB=60cm,求:(g取10N/kg)
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(1)郑小楚用100N的力向下拉杠杆时,重物M对地面的压强。
(2)当重物恰好离开地面后,郑小楚用力将重物M在竖直方向上以0.05m/s的速度匀速向上提升了8s,在这一过程中,王铭做的有用功。
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【题目】郑小楚同学想要探究“影响浮力大小的因素”,于是他利用弹簧测力计、烧杯、水和酒精等实验器材进行如图甲所示的实验,并且根据实验数据画出了石块从一开始到完全浸没在水中时受到的浮力F浮随浸入液体的体积V变化的图像(如图乙所示)。请根据图示信息回答下列问题。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg)
(1)石块全部浸没在水中时,受到的浮力为____________N;
(2)根据图乙我们可以得出结论:浸入水中的物体所受到的浮力随着它浸入液体体积的增大而__________。
(3)如图甲所示,将石块浸没在酒精中后,弹簧测力计的示数增大,石块所受到的浮力_____________,由此可知,酒精的密度____________(选填“大于”或“小于”)水的密度。
【拓展】
①石块的体积是________________m3;
②石块的密度为ρ=____________________kg/m3。
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【题目】下列实例中属于机械能转化为内能的是
A.内燃机的活塞在燃气推动下运动 B.点燃的火箭飞向太空
C.夏天,广场上的石凳被晒得发烫 D.陨石坠入地球大气层成为流星
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【题目】某实验小组用四个所受重力相同的滑轮组成了如图甲、图乙所示的滑轮组进行实验,该小组用甲、乙两个滑轮组分别将重物匀速提升相同的高度。不计绳重及摩擦,下列说法不正确的是( )
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A. 若G1=G2,则拉力F1和F2做的功一定相等
B. 若G1=G2,则两装置的机械效率相同,且F1>F2
C. 当提升的重物所受的重力逐渐增大时,两装置的机械效率将随着提高
D. 用相同速度拉动两装置绳子自由端时,提升重物的速度一定相等
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【题目】考试时,许多同学有一个不良习惯,将笔放在手指上不停地转圈,笔会经常掉到地面或桌面上发出噪声.下列说法正确的是( )
A.笔在下落过程中不受力的作用,是由于惯性
B.笔在匀速转动时受到平衡力作用
C.笔在手指拨动时才会连续转圈,说明力是维持物体运动的原因
D.以上都不对
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【题目】如图所示的电路中,灯L标有“6V 3W”的字样(假定灯丝电阻不变),电源电压是6V且保持不变,R1=12Ω,电流表量程是0~0.6A,在保证电路各元件安全的情况下,下列分析正确的是( )
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A. 断开开关S1、S2,滑片从中点向右移动时,电压表示数变小
B. 断开开关S1、S2,移动滑片,电路中的最大总功率可达到3.6W
C. 闭合开关S1、S2,变阻器连入电路的电阻最小是60Ω
D. 闭合开关S1、S2,滑片向左端移动时,电流表的示数变大
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【题目】关于物质的热容,下列说法中正确的( )
A.物质的温度越高,比热容越大 B.物质吸收的热量越多,比热容越大
C.物质的质量越大,比热容越大 D.物质的比热容与质量、温度无关
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【题目】在如图所示的电路中,闭合开关S后会发现与弹簧相连的条形磁体(颜色深的一极为N极)向左滑动。则下列分析正确的是( )
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A. 电磁铁的A端为N极,电源左端为“+”极
B. 利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
C. 当滑动变阻器的滑动片P向左端移动时,弹簧将伸长
D. 若滑动变阻器的滑片P不动,抽去电磁铁铁芯,弹簧将变长
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