(共18分)如图所示,在一光滑的长直轨道上,放着若干完全相同的小木块,每个小木块的质量均为m,且体积足够小均能够看成质点,其编号依次为0、1、2、……n……,相邻各木块之间的距离分别记作:。在所有木块都静止的初始条件下,有一个沿轨道方向水平向右的恒力F持续作用在0号小木块上,使其与后面的木块连接发生碰撞,假如所有碰撞都是完全非弹性的(碰后合为一体共速运动)。求:
(1)在0号木块与1号木块碰撞后瞬间,其共同速度的表达式;
(2)若F=10牛,米,那么在2号木块被碰撞后的瞬间,系统的总动能为多少?
(3)在F=10牛,米的前提下,为了保持正在运动的物块系统在每次碰撞之前的瞬间其总动能都为一个恒定的数值,那么我们应该设计第
号和第n号木块之间距离
为多少米?
如图所示的传动装置中,皮带始终保持v="3" m/s的速度水平匀速前进.m="1" kg的物体无初速地放到皮带上A处,若物体与皮带的动摩擦因数μ=0.15,A、B相距s="4.5" m,问:
(1)物体从A运动到B需多少时间?(取g="10" m/s2)
(2)物体从A运动到B的过程中,由于摩擦产生的热量为多少?
如图所示,一颗质量为m="10" g的子弹以水平速度v0="200" m/s击穿一个静止的沙袋后,速度减小为v="100" m/s.沙袋击穿后,上升的最大高度为h="0.2" m.取g="10" m/s2,求:
(1)沙袋的质量.
(2)这一过程中系统的内能增加了多少?
如图11-5-4所示,一个质量m="100" g的金属块恰能从一个长L="4" m、倾角θ=30°的斜面的顶端匀速下滑到底端,损失的机械能有20%被金属块吸收,求在下滑过程中产生的内能及金属块升高的温度.〔金属块的比热容c="98" J/(kg·℃)〕J
图11-5-4
太阳与地球的距离为1.5×1011 m,地球半径为6.37×106 m,太阳光以平行光束入射到地面,地球表面2/3的面积被水面所覆盖,太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024 J.设水面对太阳辐射的平均反射率为7%,而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去,太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1 kg水需要2.2×106 J的能量),而后凝结成雨滴降落到地面.
(1)估算整个地球表面的年平均降雨量(以mm表示,球面积为4πR2);
(2)太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面,W只是其中的一部分,太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面,这是为什么?请说明三个理由.
在一个标准大气压下,水在沸腾时,1 g水由液态变成同温度的气态,其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3,已知水的汽化热为2 263.8 J/g,试求:
(1)体积膨胀时气体对外界做的功W;
(2)气体吸收的热量;
(3)气体增加的内能ΔU.