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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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