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2008应用物理知识竞赛题

发布时间:2014-01-08 11:02:05  

2008应用物理知识竞赛题

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6.(2008年高中应用物理竞赛试题)为训练航天员适应失重,需要创造失重环境。在地球表面附近,可以利用飞行器来创造短时间的完全失重环

境。俄罗斯的加加林阿特拉斯宇航中心,配备的

IL—76—MDK型飞机,就是用来完成对航天员空中失

重训练的飞行器(图1所示是它的内部情况),用它可以

创造出长达数分钟的完全失重环境。这类飞机通过在空

中做某种动作来创造完全失重环境,飞机从速率达到v1

时开始进入完全失重的实验状态,从安全考虑,要求当

速率达到v2(v2> v1)时退出实验。则为了使失重训练的

有效时间最长,飞机在空中的飞行动作应是( )

A.在水平面内做变速圆周运动,速率由v1增加到v2时退出实验状态

B.在竖直面内沿圆弧俯冲,速率由v1增加到v2时退出实验状态

C.以v1的初速度做竖直上抛运动,当它竖直下落速率增加到v2时退出实验状态

D.以v1的初速度沿某一方向做斜抛或平抛运动,当它竖直下落速率增加到v2时退出实验状态

6.C 解析:在水平面内做变速圆周运动,其加速度不是竖直向下,不是失重状态,选项A错误;在竖直面内沿圆弧俯冲,其加速度是竖直向上,是超重状态,选项B错误;以v1的初速度沿某一方向做斜抛或平抛运动,虽然加速度方向竖直向下,是失重状态,但飞机做加速曲线运动,速率由v1增加到v2时所需时间短,选项D错误;以v1的初速度做竖直上抛运动,加速度方向竖直向下,是失重状态,飞机先竖直向上运动减速到零,再竖直向下加速到v2所需时间最长,选项C正确。

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4.为满足不同列车间车厢进行重新组合的需要,通常需要将相关的列车通过“驼峰”送人编组场后进行重组(如图所示),重组后的车厢同一组的分布在同一轨道上,但需要挂接在一起。现有一列火车共有n节车厢,需要在编好组的“驼峰”左侧逐一撞接在一起。已知各车厢之间间隙均为s0,每节车厢的质量都相等,现有质量与车厢质量相等、且没有动力驱动的机车经过“驼峰”以速度v0向第一节车厢运动,碰撞后通过“詹天佑挂钩”连接在一起,再共同去撞击第二节车厢,直到n节全部挂好。不计车厢在铁轨上运动中所受到的阻力及碰撞过程所需的时间,求:(1)这列火车的挂接结束时速度的大小;(2)机车带动第一节车厢完成整个撞接过程所经历的时间。

4.为满足不同列车间车厢进行重新组合的需要,通常需要将相关的列车通过“驼峰”送人编组场后进行重组(如图所示),重组后的车厢同一组的分布在同一轨道上,但需要挂接在一起。现有一列火车共有n节车厢,需要在编好组的“驼峰”左侧逐一撞接在一起。已知各车厢之间间隙均为s0,每节车厢的质量都相等,现有质量与车厢质量相等、且没有动力驱动的机车经过“驼峰”以速度v0向第一节车厢运动,碰撞后通过“詹天佑挂钩”连接在一起,

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再共同去撞击第二节车厢,直到n节全部

挂好。不计车厢在铁轨上运动中所受到的

阻力及碰撞过程所需的时间,求:(1)这列

火车的挂接结束时速度的大小;(2)机车

带动第一节车厢完成整个撞接过程所经历

的时间。

解析:(1)设每节车厢及机车的质量均为m,n节车厢全部挂好以后的速度为vn,根据动量守恒定律有 mv0=(n+1) mvn 解得vn=v0/(n+1)。

(2)设机车与第一节车厢撞接后的速度为v1,根据动量守恒定律有mv0=2mv1,解得v1= v0/2。 设第一节车厢与第二节车厢撞接后的速度为v2,根据动量守恒定律有mv0=3mv2, 解得v2= v0/3。

设第二节车厢与第三节车厢撞接后的速度为v3,根据动量守恒定律有mv0=4mv3, 解得v3= v0/4。

??

同理可解得,第n—1节车厢与第n节车厢撞接后的速度为vn= v0/(n+1)。 因为n节车厢有n—1个空隙,所以运动的总时间

t总=t1+t2+t3+??+tn-1=s0(2+3+4+??+n)/ v0=

?n?2??n?1?s02v0

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