(15分)如圖所示,兩帶有等量異種電荷的平行金屬板M、N豎直放置,兩板間的距離d=0.4m,現(xiàn)將一質(zhì)量m=1.0×10-2kg、電荷量q=+4×10-5C的帶電小球從兩極板上方A點,以v0=2m/s的初速度水平拋出,A點距離兩板上端的高度h=0.2m,之后小球恰從M板頂端位置無碰擦地進入板間,做直線運動,直至打在N板上的B點,設(shè)空氣阻力不計,g=10m/s2,勻強電場只存在于M、N之間,求:
⑴小球進入電場時的速度大小和方向;
⑵兩極板間的電勢差U;
⑶小球到達(dá)B點時的動能。
⑴v=m/s,方向與水平方向成45°角斜向下;⑵U=1000V;⑶EkB=0.12J
解析試題分析:⑴小球開始時做平拋運動,設(shè)小球進入電場時的速度大小為v,方向與水平方向間的夾角為θ,根據(jù)動能定理有:mgh=-
解得:v==m/s=m/s
根據(jù)幾何關(guān)系有:cosθ==,即θ=45°
⑵由于小球進入電場后做直線運動,因此所受合力方向與速度方向共線,即所受電場力方向只能水平指向N板,所以有:=mgtanθ
解得兩極板間的電勢差為:U==1000V
⑶對全程,根據(jù)動能定理有:mg(h+dtanθ)+qU=EkB-
解得:EkB=mg(h+dtanθ)+qU+=0.12J
考點:本題主要考查了平拋運動規(guī)律、動能定理的應(yīng)用,以及電場力的功的計算問題,屬于中檔題。
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(20分)如圖所示,電阻不計足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ=300,導(dǎo)軌間距l(xiāng),所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B=0.2T,方向垂直斜面向上.甲、乙金屬桿質(zhì)量均為m=0.02kg、電阻相同,甲金屬桿處在磁場的上邊界,乙金屬桿距甲也為l,其中l(wèi)=0.4m.同時無初速釋放兩金屬桿,此刻在甲金屬桿上施加一個沿著導(dǎo)軌的外力F,保持甲金屬桿在運動過程中始終與乙金屬桿未進入磁場時的加速度相同.(取m/s2)
(1)乙金屬桿剛進入磁場后做勻速運動,分析甲金屬桿所在的位置并計算乙的電阻R為多少?
(2)以剛釋放時t=0,寫出從開始到甲金屬桿離開磁場,外力F隨時間t的變化關(guān)系,并說明F的方向.
(3)若從開始釋放到乙金屬桿離開磁場,乙金屬桿中共產(chǎn)生熱量,試求此過程中外力F對甲做的功.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,有兩塊大小不同的圓形薄板(厚度不計),質(zhì)量M=,半徑分別為和,兩板之間用一根長的輕繩將薄板中心相連結(jié)(未畫出).開始時,兩板水平放置并疊合在一起,靜止于距離固定支架C高度處. 然后自由下落到C上,支架上有一半徑為 ()的圓孔,圓孔與兩薄板中心均在圓板中心軸線上. 薄板M與支架發(fā)生沒有機械能損失的碰撞(碰撞時間極短). 碰撞后,兩板即分離,直到輕繩繃緊.在輕繩繃緊的瞬間,兩板立即具有共同速度.不計空氣阻力,,求:
(1)從兩板分離到輕繩繃緊經(jīng)歷的時間
(2)輕繩繃緊過程中系統(tǒng)損失的機械能
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,水平絕緣光滑軌道AB的B端與處于豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形粗糙絕緣軌道BC平滑連接,圓弧的半徑R=0.40m。在軌道所在空間存在水平向右的勻強電場,電場強度E="1." 0×104N/C。現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.10kg的帶電體(可視為質(zhì)點)放在水平軌道上與B端距離s=1.0m的位置,由于受到電場力的作用帶電體由靜止開始運動,當(dāng)運動到圓弧形軌道的C端時,速度恰好為零。已知帶電體所帶電荷量q=8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:
(1)帶電體在水平軌道上運動的加速度大小及運動到B端時的速度大小;
(2)帶電體運動到圓弧形軌道的B端時對圓弧軌道的壓力大小;
(3)帶電體沿圓弧形軌道運動過程中,電場力和摩擦力對帶電體所做的功各是多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)一同學(xué)想設(shè)計一個軌道玩具,其設(shè)想是將一光滑的傾角為θ斜面軌道和一半徑為r的光滑半圓弧軌道兩軌道平滑無縫連接,半圓弧軌道最高點和最低點在同一豎直線上,在軌道連接處無能量損失,讓一小球從斜面上某一位置由靜止釋放,沿斜面軌道和半圓弧軌道運動,經(jīng)過圓弧的頂點水平拋出并垂直落在斜面上,如圖所示,如果他的想法可行,則斜面傾角θ應(yīng)滿足什么條件?在滿足條件的情況下,小球釋放位置距斜面底端高h(yuǎn)為?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(17分)如圖所示,半徑R=1.0m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi),軌道的一個端點B和圓心O的連線與水平方向間的夾角θ=37°,另一端點C為軌道的最低點。C點右側(cè)的光滑水平面上緊挨C點靜止放置一木板,木板質(zhì)量M=1kg,上表面與C點等高。質(zhì)量為m=1kg的物塊(可視為質(zhì)點)從空中A點以v0=1.2m/s的速度水平拋出,恰好從軌道的B端沿切線方向進入軌道。已知物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,取g=10m/s2。求:
(1)物塊經(jīng)過C點時的速度vC;
(2)若木板足夠長,物塊在木板上相對滑動過程中產(chǎn)生的熱量Q。
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如圖所示為兩組平行金屬板,一組豎直放置,一組水平放置,今有一質(zhì)量為m、電量為q的電子靜止在豎直放置的平行金屬板的A點,經(jīng)電壓U0加速后通過B點進入兩板間距為d、電壓為U的水平放置的平行金屬板間,若電子從兩塊水平平行板的正中間射入,且最后電子剛好能從右側(cè)的兩塊平行金屬板穿出,A、B分別為兩塊豎直板的中點,求:
(1)電子通過B點時的速度大;
(2)右側(cè)平行金屬板的長度;
(3)電子穿出右側(cè)平行金屬板時的動能。
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(10分)如圖所示,在場強E=104N/C的水平勻強電場中,有一根長l=15 cm的細(xì)線,一端固定在O點,另一端系一個質(zhì)量m=3 ×10-3kg,帶電荷量q=2×10-6C的小球,當(dāng)細(xì)線處于水平位置時,小球從靜止開始釋放,
(1)小球到達(dá)最低達(dá)最低點B時的速度是多大?
(2)小球到達(dá)最低點B時繩的拉力是多大?
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