高考全国卷3物理包括以下内容:
1. 力学:这部分内容是物理学中最基本、最主要的框架之一。主要涉及牛顿运动定律、动量、功和能等概念,以及如何运用这些概念解决实际问题。
2. 电学:电学是高考物理中另一个重要的框架,主要涉及库仑定律、电场强度、电势能、电容等概念,以及如何运用这些概念解决实际问题。
3. 光学:光学部分主要涉及光的干涉、衍射、折射等基本原理,以及如何运用这些原理解决一些实际问题。
4. 热学:热学主要研究气体和液体的性质,以及热力学的基本定律,如能量守恒定律等。
5. 实验:高考物理实验部分主要考察学生实验仪器的使用、实验原理和实验数据的分析处理等。
以上内容仅供参考,可以咨询高考相关老师或者查阅官方文件以获取最准确的信息。
题目:
在一次实验中,小明用一个轻质支架制作了一个小车,小车上面固定了一个小铁块。小车下面连接一个带有一定质量的橡皮筋,小车在支架上可以自由移动。小车在橡皮筋拉伸到最长状态时静止在光滑水平面上。现在给小车一个水平方向的初速度,小车将沿着光滑水平面运动,撞到前方固定在光滑水平面上的障碍物后反弹,并再次碰到橡皮筋。当橡皮筋拉伸到最长状态时,小车的速度为零。在这个过程中,小车、橡皮筋和铁块组成的系统动量守恒。
现在假设铁块的质量为m,小车的质量为M,橡皮筋的拉伸长度为L,初始时橡皮筋处于原长状态。已知铁块与小车之间的摩擦系数为μ,小车与障碍物碰撞时的碰撞时间极短,可以忽略不计。求:
(a)当小车与障碍物碰撞后反弹时,铁块的速度;
(b)当橡皮筋恢复到原长时,小车的速度;
(c)如果铁块与小车之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,那么橡皮筋至少需要多长才能保证在小车与障碍物碰撞后,铁块不会与小车一起反弹?
解答:
(a)在小车与障碍物碰撞后反弹的过程中,由于系统动量守恒,所以铁块的速度与小车反弹后的速度大小相等、方向相反。设小车反弹后的速度为v1,则铁块的速度为-v1。根据题意,可以列出动量守恒方程:
(M+m)v0 = Mv1 - mv1
其中v0为小车的初速度。解得:v1 = (M-m)v0/M
(b)当橡皮筋恢复到原长时,小车的速度可以通过能量守恒方程求解。设此时小车的速度为v2,则有:
(1/2)(M+m)v0² = (M+M²+2mM)v2²/2M + μmgL
其中g为重力加速度。解得:v2 = √((2gμML)/(M+m))
(c)为了确保铁块不会与小车一起反弹,我们需要让铁块在小车与障碍物碰撞后立即离开小车。这意味着在橡皮筋拉伸的过程中,铁块的最大加速度不能超过小车的加速度。根据牛顿第二定律,这个加速度为:a = μg = μmg/m = μg。因此,橡皮筋的拉伸长度至少需要满足:L = (Mv0²/2gμM - m²/gμM) / (μg) = (M²v0²/2gM - m²/gμ) / M = (M²v0²/2gM - m²/gμM) / M²。