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【題目】如圖所示,過山車是一項富有刺激性的娛樂工具。那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人著迷。如果你對物理學感興趣的話,那么在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快感,還有助于理解力學定律。實際上,過山車的運動包含了許多物理學原理,人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理。如果能親身體驗一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果,那感覺真是妙不可言。這次同物理學打交道不用動腦子,只要收緊你的腹肌,保護好腸胃就行了。當然,如果你受身體條件和心理承受能力的限制,無法親身體驗過山車帶來的種種感受,你不妨站在一旁仔細觀察過山車的運動和乘坐者的反應。
在剛剛開始時,過山車的小列車是依靠一個機械裝置的推力推上最高點的,但在第一次下行后,就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上,從這時起,帶動它沿軌道行駛的唯一的“發(fā)動機”將是重力勢能,即由重力勢能轉(zhuǎn)化為動能、又由動能轉(zhuǎn)化為重力勢能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過程構(gòu)成的。重力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量,它是由于物體和地球的引力相互作用而產(chǎn)生的。對過山車來說,它的重力勢能在處于最高點時達到了最大值,也就是當它爬升到“山丘”的頂峰時最大。當過山車開始下降時,它的重力勢能就不斷地減少(因為高度下降了),但能量不會消失,而是轉(zhuǎn)化成了動能,也就是運動的能量。不過,在能量的轉(zhuǎn)化過程中,由于過山車的車輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量,從而損耗了少量的機械能(動能和重力勢能)。這就是為什么在設計中隨后的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因。
過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上,下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最后一節(jié)車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快,這是由于過山車中部的重心最高時,重力勢能最大,而當尾部到達最高點時,重心位置已經(jīng)不在最高位置,已經(jīng)有一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為動能了。這樣,乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點,從而就會產(chǎn)生一種要被拋離的感覺,因為重心正在加速向下運動。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的,否則在到達頂峰附近時,小車廂就可能脫軌飛出去。中前部的車廂情況就不同了,過山車的重心在“身后”,在短時間內(nèi),它雖然處在下降的狀態(tài),但是它要“等待”重心越過高點被重力推動。
(1)過山車上升階段,其重力勢能。(填“增加”、“減少”、“不變”)
(2)過山車在軌道的最低處,運動最快,動能最大,說明物體的動能同有關。
(3)設計師所設計的過山車軌道中,過山車依次通過的豎直回環(huán)的高度一次比一次低的原因是。
(4)在過山車運行起來以后,坐在過山車不同位置的乘客,通過某一豎直回環(huán)的最高點時,乘坐在( 選填“車中部”、“車尾部”)通過時速度最大。
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【題目】鄭小楚同學想要用如圖所示的杠桿來提升重物M。已知重物M的底面積為0.2m2,質(zhì)量為48kg,O點為支點,A點為鄭小楚手的作用點,B點為重物M的作用點,且OA=2OB=60cm,求:(g取10N/kg)
(1)鄭小楚用100N的力向下拉杠桿時,重物M對地面的壓強。
(2)當重物恰好離開地面后,鄭小楚用力將重物M在豎直方向上以0.05m/s的速度勻速向上提升了8s,在這一過程中,王銘做的有用功。
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【題目】鄭小楚同學想要探究“影響浮力大小的因素”,于是他利用彈簧測力計、燒杯、水和酒精等實驗器材進行如圖甲所示的實驗,并且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了石塊從一開始到完全浸沒在水中時受到的浮力F浮隨浸入液體的體積V變化的圖像(如圖乙所示)。請根據(jù)圖示信息回答下列問題。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg)
(1)石塊全部浸沒在水中時,受到的浮力為____________N;
(2)根據(jù)圖乙我們可以得出結(jié)論:浸入水中的物體所受到的浮力隨著它浸入液體體積的增大而__________。
(3)如圖甲所示,將石塊浸沒在酒精中后,彈簧測力計的示數(shù)增大,石塊所受到的浮力_____________,由此可知,酒精的密度____________(選填“大于”或“小于”)水的密度。
【拓展】
①石塊的體積是________________m3;
②石塊的密度為ρ=____________________kg/m3。
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【題目】下列實例中屬于機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是
A.內(nèi)燃機的活塞在燃氣推動下運動 B.點燃的火箭飛向太空
C.夏天,廣場上的石凳被曬得發(fā)燙 D.隕石墜入地球大氣層成為流星
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【題目】某實驗小組用四個所受重力相同的滑輪組成了如圖甲、圖乙所示的滑輪組進行實驗,該小組用甲、乙兩個滑輪組分別將重物勻速提升相同的高度。不計繩重及摩擦,下列說法不正確的是( 。
A. 若G1=G2,則拉力F1和F2做的功一定相等
B. 若G1=G2,則兩裝置的機械效率相同,且F1>F2
C. 當提升的重物所受的重力逐漸增大時,兩裝置的機械效率將隨著提高
D. 用相同速度拉動兩裝置繩子自由端時,提升重物的速度一定相等
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【題目】考試時,許多同學有一個不良習慣,將筆放在手指上不停地轉(zhuǎn)圈,筆會經(jīng)常掉到地面或桌面上發(fā)出噪聲.下列說法正確的是( )
A.筆在下落過程中不受力的作用,是由于慣性
B.筆在勻速轉(zhuǎn)動時受到平衡力作用
C.筆在手指撥動時才會連續(xù)轉(zhuǎn)圈,說明力是維持物體運動的原因
D.以上都不對
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【題目】如圖所示的電路中,燈L標有“6V 3W”的字樣(假定燈絲電阻不變),電源電壓是6V且保持不變,R1=12Ω,電流表量程是0~0.6A,在保證電路各元件安全的情況下,下列分析正確的是( 。
A. 斷開開關S1、S2,滑片從中點向右移動時,電壓表示數(shù)變小
B. 斷開開關S1、S2,移動滑片,電路中的最大總功率可達到3.6W
C. 閉合開關S1、S2,變阻器連入電路的電阻最小是60Ω
D. 閉合開關S1、S2,滑片向左端移動時,電流表的示數(shù)變大
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【題目】關于物質(zhì)的熱容,下列說法中正確的( )
A.物質(zhì)的溫度越高,比熱容越大 B.物質(zhì)吸收的熱量越多,比熱容越大
C.物質(zhì)的質(zhì)量越大,比熱容越大 D.物質(zhì)的比熱容與質(zhì)量、溫度無關
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【題目】在如圖所示的電路中,閉合開關S后會發(fā)現(xiàn)與彈簧相連的條形磁體(顏色深的一極為N極)向左滑動。則下列分析正確的是( 。
A. 電磁鐵的A端為N極,電源左端為“+”極
B. 利用這一現(xiàn)象所揭示的原理可制成的設備是發(fā)電機
C. 當滑動變阻器的滑動片P向左端移動時,彈簧將伸長
D. 若滑動變阻器的滑片P不動,抽去電磁鐵鐵芯,彈簧將變長
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