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2002~2021高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)-其他力學(xué)實(shí)驗(yàn)類試題匯集打包
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2021年 山東卷 202105
13. 某乒乓球愛好者，利用手機(jī)研究乒乓球與球臺碰撞過程中能量損失的情況。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①固定好手機(jī)，打開錄音功能；
②從一定高度由靜止釋放乒乓球；
③手機(jī)記錄下乒乓球與臺面碰撞的聲音，其隨時間（單位：s）的變化圖像如圖所示。
根據(jù)聲音圖像記錄的碰撞次序及相應(yīng)碰撞時刻，如下表所示。
碰撞次序 1 2 3 4 5 6 7
碰撞時刻（s） 1.12 1.58 2.00 2.40 2.78 3.14 3.47
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答下列向題：
（1）利用碰撞時間間隔，計(jì)算出第3次碰撞后乒乓球的彈起高度為___________m（保留2位有效數(shù)字，當(dāng)?shù)刂亓铀俣?）。
（2）設(shè)碰撞后彈起瞬間與該次碰撞前瞬間速度大小的比值為k，則每次碰撞損失的動能為碰撞前動能的___________倍（用k表示），第3次碰撞過程中 ___________（保留2位有效數(shù)字）。
（3）由于存在空氣阻力，第（1）問中計(jì)算的彈起高度___________（填“高于”或“低于”）實(shí)際彈起高度。
【答案】 ①. 0.20 ②. ③. 0.95 ④. 高于
【解析】
【分析】
【詳解】（1）[1]第3次碰撞到第4次碰撞用時 ，根據(jù)豎直上拋和自由落體運(yùn)動的對稱性可知第3次碰撞后乒乓球彈起的高度為
（2）[2]碰撞后彈起瞬間速度 ，碰撞前瞬間速度為 ，根據(jù)題意可知
則每次碰撞損失的動能與碰撞前動能的比值為
[3]第3次碰撞前瞬間速度為第2次碰后從最高點(diǎn)落地瞬間的速度
第3次碰撞后瞬間速度為
則第3次碰撞過程中
（3）[4]由于存在空氣阻力，乒乓球在上升過程中受到向下的阻力和重力，加速度變大，上升的高度變小，所以第（1）問中計(jì)算的彈起高度高于實(shí)際彈起的高度。
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