如圖(a)所示,左側(cè)為某課外活動小組設(shè)計的某種速度選擇裝置(圖(b)為它的立體圖),由水平轉(zhuǎn)軸及兩個薄盤N1、N2構(gòu)成,兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直,相距為L,兩盤面間存在豎直向上的勻強電場,盤上各開一狹縫,兩狹縫夾角可調(diào);右側(cè)為長為d的水平桌面,水平桌面的右端有一質(zhì)量為m絕緣小球B,用長也為d的不可伸長的細線懸掛,B對水平桌面壓力剛好為零.今有電荷量為q,質(zhì)量也為m的另一帶電小球A沿水平方向射入N1狹縫,勻速通過兩盤間后通過N2的狹縫,并沿水平桌面運動到右端與小球B發(fā)生碰撞,設(shè)A與B碰撞時速度發(fā)生交換.已知小球A與水平桌面間動摩擦因數(shù)為μ,求:
(1)小球A帶何種電及兩盤面間的電場強度E的大小;
(2)若要求小球A能與小球B相撞,那么當(dāng)小球A從N2中穿出時它的速度應(yīng)滿足什么條件;
(3)若兩狹縫夾角調(diào)為θ,盤勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動方向如圖(b),要使小球A與小球B碰撞后,B恰好做完整的圓周運動,求薄盤轉(zhuǎn)動的角速度ω.
(1)小球A勻速通過兩盤過程電場力和重力平衡,小球A帶正電.
且:mg=qE
得:E=
mg
q

(2)設(shè)小球通過N2時的速度為v0,與小球B發(fā)生碰撞前瞬間的速度為vA,對小球A在水平桌面上的運動由動能定理得:
-μmgd=
1
2
m
v2A
-
1
2
m
v20

A與B相撞須滿足條件:vA>0
得:v0
2μgd

(3)小球B碰后恰好做完整的圓周運動有:mg=m
v′2B
d

小球B從最低到最高點由動能定理有:-mg2d=
1
2
m
v′2B
-
1
2
m
v2B

又由題,vA=vB
設(shè)小球A通過N2的速度為v,根據(jù)動能定理:-μmgd=
1
2
m
v2A
-
1
2
m
v2

小球A能通過轉(zhuǎn)盤有:
L
v
=
2nπ+θ
ω

由以上各式得:ω=
2nπ+θ
L
5gd+2μgd
(n=0,1,2,3…)
答:(1)小球A帶正電,兩盤面間的電場強度E的大小是
mg
q
;
(2)若要求小球A能與小球B相撞,當(dāng)小球A從N2中穿出時它的速度應(yīng)滿足的條件是:v0
2μgd
;
(3)若兩狹縫夾角調(diào)為θ,要使小球A與小球B碰撞后,B恰好做完整的圓周運動,薄盤轉(zhuǎn)動的角速度ω=
2nπ+θ
L
5gd+2μgd
(n=0,1,2,3…).
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

圖是新興的體育比賽“冰壺運動”的場地平面示意圖。其中,內(nèi)圓的半徑為0.6 m,外圓的半徑為1.8 m,欄線A點距內(nèi)圓的圓心O點為30 m,比賽時,若參賽一方將已方的冰石壺推至內(nèi)圓內(nèi),并將對方冰石壺擊出外圓,則獲勝。在某次比賽中,甲隊隊員以速度v1=3 m/s將質(zhì)量為m=19 kg的冰石壺從左側(cè)欄線A處向右推出,恰好停在O點處。乙隊隊員以速度v2=5 m/s將質(zhì)量為M=20 kg的冰石壺也從A處向右推出,沿中心線滑動到O點并和甲隊冰石壺發(fā)生碰撞。設(shè)兩個冰石壺均可看成質(zhì)點且碰撞前后均沿中心線運動,不計碰撞時的動能損失,兩個冰石壺與水平面的動摩擦因數(shù)相同。求:
小題1:冰石壺與冰面間的動摩擦因數(shù);
小題2:  乙隊冰石壺能否停在內(nèi)圓區(qū)域內(nèi)并把甲隊冰石壺擊出外圓從而獲勝。為什么?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

質(zhì)量為m=2Kg的物體在粗糙水平地面上滑行,其動能與位移的關(guān)系如圖所示,則物體與地面間的滑動摩擦系數(shù)μ為______,滑行時間為______.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖,水平桌面上有一輕彈簧,左端固定在A點,自然狀態(tài)時其右端位于B點.水平桌面右側(cè)有一豎直放置的軌道MNP,其形狀為半徑R=1.0m的圓環(huán)剪去了左上角120°的圓弧,MN為其豎直直徑,P點到桌面的豎直距離是h=2.4m.用質(zhì)量m1=0.4kg的物塊將彈簧緩慢壓縮到C點,釋放后彈簧恢復(fù)原長時物塊恰停止在B點.用同種材料、質(zhì)量為m2=0.2kg的物塊將彈簧緩慢壓縮到C點釋放,物塊過B點后做勻變速運動其位移與時間的關(guān)系為s=6t-2t2,物塊飛離桌面后恰好由P點沿切線落入圓軌道.(不計空氣阻力,g取10m/s2,sin60°=
3
2
,cos60°=
1
2


求:(1)物塊m2過B點時的瞬時速度vB及與桌面間的滑動摩擦因數(shù)μ.
(2)若軌道MNP光滑,小球經(jīng)過軌道最低點N時對軌道的壓力FN
(3)若小球剛好能到達軌道最高點M,則釋放后m2運動過程中克服摩擦力做的功W.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

質(zhì)量相等的A、B兩物體(當(dāng)作質(zhì)點).從同一高度h同時開始運動,A做平拋運動,B做自由落體運動.已知兩物體質(zhì)量均為m,重力加速度為g.則( 。
A.兩球在空中運動的時間不同
B.兩球落地時動能相等
C.從開始到剛落地的過程中,兩球的動能增量相同
D.若落地后速度均變?yōu)榱,則落地過程中兩球機械能的減少量均為mgh

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

在豎直平面內(nèi),有一光滑的弧形軌道AB,水平軌道BC=3m.質(zhì)量m=1kg的物體,從弧形軌道A點無初速滑下,經(jīng)過B點,最后停在C點.A點距水平軌道高h=0.80m(g=10m/s2).
求:(1)物體滑至B點的速度大。
(2)在BC段摩擦力做多少功?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

置于粗糙水平面上的一物體,在大小為5N的水平推力作用下,從靜止開始運動,4s后撤去該力,物體最終停止,整個運動過程的v-t圖象如圖所示.下列物理量中,可以根據(jù)上述已知條件求出的有( 。
A.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)
B.物體在整個運動過程中平均速度的大小
C.物體在整個運動過程中克服摩擦力做的功
D.整個運動過程的時間

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,豎直放置的光滑圓弧面AB與光滑的凹槽BbcC平滑銜接,CD為光滑的直軌道.質(zhì)量為m=1kg的小鐵塊(可視為質(zhì)點)自圓弧的A點由靜止開始滑下,A、B兩點的高度差h=0.45m,小鐵塊運動到B點后水平滑上質(zhì)量為M=2kg的小車,小車的長度為L=0.65m,小鐵塊與小車的動摩擦因素?=0.5,小車的最右端與凹槽右端Cc的水平距離為S=0.7m,小車與凹槽右端Cc碰撞后立刻靜止,并與Cc粘合在一起不再分離.g=10m/s2
求(1)小鐵塊運動到B點的速度大小v0
(2)小車與凹槽右端Cc即將碰撞前的速度大小v
(3)小鐵塊自靜止開始到滑離小車的運動過程中克服摩擦力所做的功Wf

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一物體放在升降機的水平地板上,在升降機加速豎直上升的過程中,地板對物體的支持力所做的功等于(    )
A.物體重力勢能的增加量
B.物體動能的增加量
C.物體動能的增加量和物體重力勢能的增加量之和
D.物體動能的增加量和克服重力所做的功之和

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同步練習(xí)冊答案