【題目】如圖所示,質(zhì)量M為5.0 kg的小車以2.0 m/s的速度在光滑的水平面上向左運動,小車上AD部分是表面粗糙的水平軌道,DC部分是1/4光滑圓弧軌道,整個軌道都是由絕緣材料制成的,小車所在空間內(nèi)有豎直向上的勻強電場和垂直于紙面向里的勻強磁場,電場強度E大小為50 N/C,磁感應(yīng)強度B大小為2.0 T,F(xiàn)有一質(zhì)量m為2.0 kg、帶負電且電荷量為0.1 C的滑塊以10 m/s 的水平速度向右沖上小車,當(dāng)它運動到D點時速度為5 m/s;瑝K可視為質(zhì)點,g取10 m/s2。求:
(1)求滑塊從A到D的過程中,小車與滑塊組成的系統(tǒng)損失的機械能;
(2)如果滑塊剛過D點時對軌道的壓力為76 N,求圓弧軌道的半徑r;
(3)當(dāng)滑塊通過D點時,立即撤去磁場,要使滑塊沖出圓弧軌道,求此圓弧軌道的最大半徑。
【答案】(1)85 J (2)1 m (3)5/7或0.71 m
【解析】
(1)滑塊從A到D的過程中,小車、滑塊系統(tǒng)水平方向不受外力,水平方向動量守恒,可求出滑塊到達D點時車的速度,系統(tǒng)損失的機械能等于系統(tǒng)動能的減小。
(2)滑塊通過D時受到重力、支持力、電場力和洛倫茲力,沿半徑方向的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第三定律說明壓力大小等于支持力大小,然后寫出動力學(xué)方程即可求出軌道半徑;
(3)要使滑塊不沖出圓弧軌道,滑塊沿圓弧軌道上升到最大高度時,滑塊與小車具有共同速度v,根據(jù)動量守恒定律和能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律求得結(jié)果。
(1)設(shè)滑塊運動到D點時的速度大小為v1,小車在此時的速度大小為v2,滑塊從A運動到D的過程中系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,有:mv0-Mv=mv1+Mv2
代入數(shù)據(jù)解得v2=0
則小車跟滑塊組成的系統(tǒng)的初機械能E1=mv02+Mv2
小車跟滑塊組成的系統(tǒng)的末機械能E2=mv12+0
代入數(shù)據(jù)解得:E1=110J,E2=25J
小車與滑塊組成的系統(tǒng)損失的機械能△E=E1-E2
代入數(shù)據(jù)解得:△E=85J
(2)設(shè)滑塊剛過D點時,受到軌道的支持力為N,則由牛頓第三定律可得N=76N
由牛頓第二定律可得N-(mg+qE+Bqv1)=m
代入數(shù)據(jù)解得:r=1m
(3)設(shè)滑塊沿圓弧軌道上升到最大高度時,滑塊與小車具有共同的速度v3
則由動量守恒定律可得mv1=(M+m)v3
代入數(shù)據(jù)解得:v3=m/s
設(shè)圓弧軌道的最大半徑為R
則由能量守恒關(guān)系,有:mv12=(M+m)v32+(qE+mg)R
代入數(shù)據(jù)解得:R=0.71m
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場,ab是圓的直徑。一帶電粒子從a點射入磁場,速度大小為v、方向與ab成30°角時,恰好從b點飛出磁場,且粒子在磁場中運動的時間為t;若同一帶電粒子從a點沿ab方向射入磁場,也經(jīng)時間t飛出磁場,則其速度大小為( )
A.
B.
C.
D.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,物體A、B的質(zhì)量分別為m、2m,物體B置于水平面上,B物體上部半圓型槽的半徑為R,將物體A從圓槽的右側(cè)最頂端由靜止釋放,一切摩擦均不計。則下列選項正確的是
A. A不能到達B圓槽的左側(cè)最高點
B. A運動到圓槽的最低點速度為
C. B向右勻速運動
D. B向右運動的最大位移大小為
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖1所示,光滑的平行豎直金屬導(dǎo)軌AB、CD相距L,在A、C之間接一個阻值為R的電阻,在兩導(dǎo)軌間abcd矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向上、寬為5d的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,一質(zhì)量為m、電阻為r、長度也剛好為L的導(dǎo)體棒放在磁場下邊界ab上(與ab邊重合),現(xiàn)用一個豎直向上的力F拉導(dǎo)體棒,使它由靜止開始運動,已知導(dǎo)體棒離開磁場前已開始做勻速直線運動,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終垂直且保持良好接觸,導(dǎo)軌電阻不計,F隨導(dǎo)體棒與初始位置的距離x變化的情況如圖2所示,下列判斷正確的是( )
A. 導(dǎo)體棒離開磁場時速度大小為
B. 導(dǎo)體棒經(jīng)過磁場的過程中,通過電阻R的電荷量為
C. 離開磁場時導(dǎo)體棒兩端電壓為
D. 導(dǎo)體棒經(jīng)過磁場的過程中,電阻R產(chǎn)生焦耳熱為
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,用控制變量法可以研究影響平行板電容器電容的因素。設(shè)兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為θ.實驗中,極板所帶電荷量不變,則( 。
A. 保持S不變,增大d,則θ變大
B. 保持S不變,增大d,則θ變小
C. 保持d不變,增大S,則θ變大
D. 保持d不變,增大S,則θ變小
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中,待測金屬絲的電阻Rx約為5 Ω,實驗室備有下列實驗器材:
A.電壓表V1(量程3V,內(nèi)阻約為15kΩ)
B.電壓表V2(量程15V,內(nèi)阻約為75kΩ)
C.電流表A1(量程3A,內(nèi)阻約為0.2Ω)
D.電流表A2(量程0.6A,內(nèi)阻約為1Ω)
E.滑動變阻器R1(0~50Ω,0.6A)
F.滑動變阻器R2(0~500Ω,0.1A)
G.電池E(電動勢為3 V,內(nèi)阻約為0.3Ω)
H.開關(guān)S,導(dǎo)線若干
(1`)為提高實驗精確度,減小實驗誤差,電壓表應(yīng)選用__________.電流表應(yīng)選用__________.滑動變阻器應(yīng)選用__________.(選填器材前面的字母序號)
(2)為減小伏安法測電阻的實驗誤差,應(yīng)選用_________[填“甲”或“乙”]為該實驗的電路圖.
(3)某次實驗中,電表表盤如圖所示,則電壓表讀數(shù)為________V,電流表讀數(shù)為________A;
(4)用千分尺測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖所示,該金屬絲的直徑的測量值為________mm.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一帶正電粒子僅在電場力作用下沿直線運動,其速度隨時間變化的圖像如圖所示,tA、tB時刻粒子分別經(jīng)過A點和B點,設(shè)A、B兩點的場強大小分別為EA、EB,電勢分別為φA、φB,則
A. EA>EB,φA>φB B. EA<EB,φA<φB
C. EA>EB,φA<φB D. EA<EB,φA>φB
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖為測量某電源電動勢和內(nèi)阻時得到的圖線用此電源與三個阻值均為的電阻連接成電路,測得路端電壓為則該電路可能為
A. B.
C. D.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列說法中正確的是( )
A. 根據(jù)E= F/q可知,電場中某點的場強與檢驗電荷在該點所受的電場力成正比
B. 電場中某點的場強E= F/q,與檢驗電荷的受力大小及帶電量無關(guān)
C. 電場中某點的場強方向即檢驗電荷在該點的受力方向
D. 公式E=F/q和E=kQ/r2對于任何靜電場都是適用的
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com