【題目】如圖所示,在豎直平面(紙面)內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy,水平軸x下方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),第三象限有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),第四象限存在另一勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出);光滑絕緣的固定不帶電細(xì)桿PQ交x軸于M點(diǎn),細(xì)桿PQ與x軸的夾角θ=30°,桿的末端在y軸Q點(diǎn)處,PM兩點(diǎn)間的距離為L。一套在桿上的質(zhì)量為2m、電荷量為q的帶正電小環(huán)b恰好靜止在M點(diǎn),另一質(zhì)量為m、不帶電絕緣小環(huán)a套在桿上并由P點(diǎn)靜止釋放,與b瞬間碰撞后反彈,反彈后到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)被鎖定,鎖定點(diǎn)與M點(diǎn)的距離為,b沿桿下滑過(guò)程中始終與桿之間無(wú)作用力,b進(jìn)入第四象限后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),而后通過(guò)x軸上的N點(diǎn),且OM=ON。已知重力加速度大小為g,求:
(1)碰后b的速度大小υ以及a、b碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能△E;
(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;
(3)b離開桿后經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間會(huì)通過(guò)x軸。
【答案】(1) ; (2)
(3)。回Q直向上經(jīng)過(guò)x軸: (n=1、2、3……)ⅱ;豎直向下經(jīng)過(guò)x軸: (n=1、2、3……)
【解析】
(1)根據(jù)能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律求解碰后b的速度大小υ以及a、b碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能△E;(2)b從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中與桿無(wú)作用力,列出平衡方程,結(jié)合其他關(guān)系求解B;(3)畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,結(jié)合幾何關(guān)系以及圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求解b離開桿后通過(guò)x軸可能的時(shí)間。
(1)設(shè)a和b相碰前的速度大小為v1,碰后的速度為v2,由機(jī)械能守恒定律:
由動(dòng)量守恒定律:
解得
機(jī)械能損失:
解得
(2)設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,由于b從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中與桿無(wú)作用力,可得qvBcosθ=2mg,
解得
(3)b在第四象限做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖,
由幾何關(guān)系可知軌跡的圓心O′在x軸上,b經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸垂直,圓心角α=1200,又勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為
b從Q點(diǎn)第一次通過(guò)N點(diǎn)的時(shí)間為
可得
b第一次通過(guò)N點(diǎn)后做豎直上拋運(yùn)動(dòng),經(jīng)t2時(shí)間第二次通過(guò)N點(diǎn),有:
b第二次通過(guò)N點(diǎn)后做豎直上拋運(yùn)動(dòng),經(jīng)t3時(shí)間第三次通過(guò)N點(diǎn),有:
故b離開桿后會(huì)通過(guò)x軸的可能時(shí)間是:
(。┴Q直向上通過(guò)x軸:
(n=1、2、3、……)
(ⅱ)豎直向下通過(guò)x軸:
(n=1、2、3、……)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某中學(xué)生小明想探究拉力做功與彈簧彈性勢(shì)能增量的關(guān)系。如圖所示,輕彈簧左端固定,被外力從原長(zhǎng)A位置開始拉長(zhǎng)到B位置。小明發(fā)現(xiàn)拉力是一個(gè)越來(lái)越大的變力,所以描繪了拉力和彈簧伸長(zhǎng)量的變化圖像(如圖),并且發(fā)現(xiàn)該圖像為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O的直線,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。
(1)根據(jù)所學(xué)知識(shí),可以判斷直角三角形PQO的面積的物理意義是:___________
(2)由此可推斷,如果一勁度系數(shù)為k的輕彈簧,在彈性限度內(nèi),當(dāng)其形變大小為x時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep=_______________。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】一個(gè)固定的光滑斜面,傾角為θ,其空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的帶電滑塊沿光滑斜面勻速下滑,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 物塊一定帶負(fù)電
B. 物塊受到的支持力是mgcosθ
C. 物塊受到的電場(chǎng)力大小是mgtanθ
D. 物塊向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其電勢(shì)能減小
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在空間中水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點(diǎn)以一定初速度水平拋出,從B點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng),到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平,A、B、C三點(diǎn)在同一直線上,且AB=2BC,如圖所示.由此可見 ( )
A. 電場(chǎng)力為3mg
B. 小球帶正電
C. 小球從A到B與從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等
D. 小球從A到B與從B到C的速度變化量的大小相等
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,是一傳送裝置,其中AB段粗糙,AB段長(zhǎng)為L(zhǎng)=1 m,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5;BC、DEN段均可視為光滑,DEN是半徑為r=0.5 m的半圓形軌道,其直徑DN沿豎直方向,C位于DN豎直線上,CD間的距離恰能讓小球自由通過(guò)。其中N點(diǎn)又與足夠長(zhǎng)的水平傳送帶的右端平滑對(duì)接,傳送帶以3m/s的速率沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),小球與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)也為0.5。左端豎直墻上固定有一輕質(zhì)彈簧,現(xiàn)用一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球壓縮彈簧至A點(diǎn)后由靜止釋放(小球和彈簧不粘連),小球剛好能沿圓弧DEN軌道滑下,而始終不脫離軌道。已知小球質(zhì)量m=0.2 kg ,重力加速度g 取10m/s2。試求:
(1)彈簧壓縮至A點(diǎn)時(shí)所具有的彈性勢(shì)能;
(2)小球第一次在傳送帶上滑動(dòng)的過(guò)程中,在傳送帶上留下的痕跡為多長(zhǎng)?
(3) 小球第一次在傳送帶上滑動(dòng)的過(guò)程中,小球與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量和電動(dòng)機(jī)多消耗的電能?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過(guò)程中,科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用.下列說(shuō)法符合歷史事實(shí)的是
A. 居里夫婦通過(guò)對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究,明確了原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)
B. 貝克勒爾從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素
C. 盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子
D. 湯姆遜通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的,并測(cè)出了該粒子的比荷
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示為一傳送裝置,其中AB段粗糙,AB段長(zhǎng)為L=0.2m,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.6,BC、DEN段均可視為光滑,且BC的始、末端均水平,具有h=0.1m的高度差,DEN是半徑為r=0.4m的半圓形軌道,其直徑DN沿豎直方向,C位于DN豎直線上,CD間的距離恰能讓小球自由通過(guò),在左端堅(jiān)直墻上固定有一輕質(zhì)彈簧,現(xiàn)有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球,小球質(zhì)量m=0.2kg,壓縮輕質(zhì)彈簧至A點(diǎn)后由靜止釋放(小球和彈簧不粘連),小球剛好能沿著DEN軌道滑下。求:(g取10m/s2)
(1)小球在D點(diǎn)時(shí)的速度大小,
(2)小球在N點(diǎn)時(shí)受到的支持力大小,
(3)壓縮的彈簧所具有的彈性勢(shì)能。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某類地行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的8倍,半徑是地球半徑的2倍,宇航員在地球表面以初速度10m/s水平拋出一物體,其水平射程為10m,已知地球表面的重力加速度g=10m/s2,則下列說(shuō)法正確的是
A. 該類地行星表面的重力加速度5m/s2
B. 該類地行星的平均密度與地球的平均密度相等
C. 該類地行星的第一宇宙速度為地球的第一宇宙速度的2倍
D. 宇航員在類地行星表面以相同的高度和水平初速度拋出一物體,其水平射程為5m
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊,質(zhì)量為m=2kg,從光滑四分之一圓弧軌道頂端由靜止滑下,到達(dá)底端時(shí)恰好進(jìn)入與圓弧軌道底端相切的水平傳送帶,傳送帶由一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)著勻速向左轉(zhuǎn)動(dòng),速度大小為u=3m/s.已知圓弧軌道半徑R=0.8m,皮帶輪的半徑r=0.2m,物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,兩皮帶輪之間的距離為L=6m,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度多大?
(2)物塊滑到圓弧軌道底端時(shí)對(duì)軌道的作用力;
(3)物塊將從傳送帶的哪一端離開傳送帶?物塊在傳送帶上克服摩擦力所做的功為多大?
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