【知识点详解】
1. 物理力学中的浮力与动力学原理:题目中提到气球在匀速下降时受到浮力F、重力Mg和阻力f,其中阻力与速率有关。要使气球匀速上升,需要减小重力,即减少质量m。根据力的平衡条件,上升时浮力加上重力等于阻力,即F = (M-m)g + f。解得m = Mg - F - f,由于f与速率有关,所以具体减少的质量需要知道f的具体表达式。
2. 直线运动与图像分析:甲乙两车的v-t图像交于P点,表明在t=t1时刻两车速度相同。若两车相遇两次,且第一次相遇时t=t',则两车速度相等的时刻可能不是第一次相遇的时刻,因此t'=t1是错误的。而t'可能小于或大于t1,取决于两车初始速度和加速度的相对大小,所以B、C选项都有可能。
3. 平抛运动与时间、速度的关系:小球a和b以不同的初速度和时间落在同一水平距离,这涉及到平抛运动的时间和初速度的关系。由于水平距离相等,所以ta*va=tb*vb,同时ta=2h/a,tb=2h/b,结合两式可以得出ta<tb,va>vb,因此选项D正确。
4. 万有引力定律的应用:根据太阳对月球和地球对月球的万有引力公式,F=G * Mm/r^2,其中F是力,G是万有引力常数,M和m分别是两个天体的质量,r是它们之间的距离。比例关系由距离决定,太阳到月球的距离远大于地球到月球的距离,但太阳质量远大于地球质量,所以两引力之比不能简单通过距离比值判断。根据题中比例和周期,可以通过开普勒第三定律和万有引力定律计算出准确的比例,但没有给出具体数值,无法直接求解。
5. 功和功率的概念:根据功的定义W=F*d*cosθ,其中F是力,d是位移,θ是力的方向与位移方向的夹角。由于力随时间变化,计算不同时间段内的功需要分析每个时间段力的平均值和位移。
6. 动能定理和能量转换:当b球下落时,a球被拉起,系统的势能转化为动能。a球能达到的最大高度取决于b球的势能转化,与两球的质量比有关。由于b球的质量是a球的3倍,a球无法获得b球全部的势能,所以它不能到达2h的高度。
7. 弹性碰撞和最大静摩擦力:两木块系统振动时,最大静摩擦力f决定了系统能否一起滑动。要使两木块像一个整体一样振动,最大静摩擦力必须至少等于弹簧最大压缩时的弹力。考虑弹性势能转化为静摩擦力做功的情况,可以求出最大振幅。
8. 横波的性质与振动状态:在简谐横波中,质点的振动与波的传播是独立的。分析a、b质点的位置和振动状态,可以判断它们在不同时间点的位移和速度。例如,当a质点处于波峰时,b质点可能在波谷,也可能不在,这取决于它们相对于波的相位差。
实验题:
9. 光电计时器测量角速度:(1)挡光片宽度由螺旋测微器读出,通常包括主刻度和微分刻度;(2)圆盘直径由游标卡尺测量,注意读数规则;(3)角速度ω=2π/(时间周期),时间周期等于挡光片通过光电门的时间乘以圆盘周长除以挡光片宽度。
10. 实验误差分析:(1)纸带上色液痕迹的分析可以判断滑块的运动方向;(2)测量误差主要来源于设备精度、人为读数误差、滑块与轨道间的摩擦等因素。
以上是针对题目内容的详细解析,涵盖了力学中的多个知识点,包括浮力、动力学、运动图像、平抛运动、万有引力、功与功率、能量转换、振动和波动、实验测量与误差分析等。这些知识点是高中物理力学部分的重要内容,对于理解和解决实际问题具有重要意义。