【題目】如圖所示,半徑R=3.6m的光滑絕緣圓弧軌道,位于豎直平面內(nèi),與長L=5m的絕緣水平傳送帶平滑連接,傳送帶以v=5m/s的速度順時針轉(zhuǎn)動,傳送帶右側(cè)空間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場強(qiáng)度E=20N/C,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T,方向垂直紙面向外。a為m1=1.0×10-3kg的不帶電的絕緣物塊,b為m2=2.0×10-3kg、q=1.0×10-3C帶正電的物塊。B靜止于圓弧軌道最低點,將a物塊從圓弧軌道頂端由靜止釋放,運(yùn)動到最低點與b發(fā)生彈性碰撞(碰后b的電荷量不發(fā)生變化)。碰后b先在傳送帶上運(yùn)動,不離開傳送帶飛入復(fù)合場中,最后以速度方向與水平變成60°角落在地面上的P點(如圖),已知b物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1.(g取10m/s2,a、b均可看作質(zhì)點)求:
(1)物塊a運(yùn)動到圓弧軌道,最低點時的速度大小及碰后b的速度大。
(2)b離開傳送帶右端時的速度大小及從開始運(yùn)動到落地瞬間所用時間;
(3 )若撤掉勻強(qiáng)磁場,使勻強(qiáng)電場的方向豎直向下,則b離開傳送帶飛入電場中,最后落在地面上的 Q點,請判斷Q點位于P點的左側(cè)、右側(cè)還是與P點重合。
【答案】(1) 4 m/s(2) 3.2s(3) Q點與P點重合
【解析】
(1)a物塊從釋放到運(yùn)動到圓弧軌道最低點C時,
由動能定理有
m1gR(l-cos)=
解得
vC= 6 m/s
碰撞過程,取水平向右為正方向,由動量守恒定律有
m1vC=m1v′C+m2vb
a、b彈性碰撞,由能量守恒有
=+
解得
vb=4 m/s
(2)b在傳送帶上假設(shè)能與傳送帶達(dá)到共速時經(jīng)過的位移為s,
則
μm2g=m2a,
v2-vb2= 2as
得
s=4.5 m<L
則b在傳送帶上先勻加速后勻速,勻加速時間
T==1s
勻速運(yùn)動時間
t′==0.1s
在傳送帶上運(yùn)動時間為
t1=t+t′=1.1s
所以b離開傳送帶時速度為v= 5 m/s,b進(jìn)入復(fù)合場后,有
qE=m2g= 2×10-2 N
所以物塊b在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動
b在磁場中運(yùn)動的周期
T=
則運(yùn)動的時間為
t2=
b從開始運(yùn)動到落地的瞬間所用時間為
t1+t2=(1.1+)s≈3.2s
(3)b進(jìn)入復(fù)合場后,有
qE=m2g=2×10-2 N
所以b做勻速圓周運(yùn)動
由 qvB=解得
r==5m
由幾何知識解得傳送帶上邊與水平地面的高度
h=r+=7.5 m
若撤掉勻強(qiáng)磁場,使勻強(qiáng)電場的方向豎直向下,則粒子在電場中做類平拋運(yùn)動
豎直方向
qE+m2g=m2a2,
h=
解得
tE=s
NQ=vtE=m
在電場和磁場重合區(qū)域,根據(jù)幾何關(guān)系得
NP=rsin50°=m
則PQ=0,即Q點與P點重合。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】甲、乙兩質(zhì)點沿同一方向做直線運(yùn)動,某時刻經(jīng)過同一地點。若以該時刻作為計時起點,得到兩質(zhì)點的x-t圖象如圖所示。圖象中的OC與AB平行,CB與OA平行。則下列說法中正確的是( )
A. t1~t2時間內(nèi)甲和乙的距離越來越遠(yuǎn)
B. 0~t2時間內(nèi)甲的速度和乙的速度始終不相等
C. 0~t3時間內(nèi)甲和乙的位移相等
D. 0~t3時間內(nèi)甲的平均速度大于乙的平均速度
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【題目】如圖所示,虛線OO′左側(cè)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,凸形線框abcdefgh以虛線OO′為軸,以角速度勻速轉(zhuǎn)動,abch是邊長為L的正方形,defg是邊長為的正方形,線框的總電阻為R,從圖示位置開始計時,規(guī)定電流沿abcdefgha方向為正方向,則下列圖象正確的是 ( )
A.B.
C.D.
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【題目】如圖所示,水平轉(zhuǎn)盤可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動,盤上疊放著質(zhì)量均為1 kg的A、B兩個物塊,B物塊用長為0.25 m的細(xì)線與固定在轉(zhuǎn)盤中心處的力傳感器相連,兩個物塊和傳感器的大小均可不計。細(xì)線能承受的最大拉力為8 N,A B間的動摩擦因數(shù)為0.4,B與轉(zhuǎn)盤間的動摩擦因數(shù)為0.1,且可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,轉(zhuǎn)盤靜止時,細(xì)線剛好伸直(g=10m/s2).則下列說法正確的是 ()
A.A物塊剛脫離B物塊時轉(zhuǎn)盤的角速度為2rad/s
B.當(dāng)0≤<2rad/s,繩子中的張力大小一定為0
C.當(dāng)2rad/s<<4rad/s,繩子可能被拉斷
D.當(dāng)4 rad/s<<8 rad/s,純子可能被拉斷
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【題目】如圖所示,有一電子(電荷量為e)經(jīng)電壓U1加速后,進(jìn)入兩塊間距為d、電壓為U2的平行金屬板間.若電子從兩板正中間垂直電場方向射入,且剛好能穿過電場,求:
(1)金屬板AB的長度L;
(2)電子穿出電場時的動能;
(3)若電子射出電場后,打在熒光屏上的P點,熒光屏距離金屬板B端長度也為板長,則OP的距離為多少?
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【題目】下列四幅圖分別對應(yīng)著四種說法,其中正確的是
A.甲圖中的α粒子散射實驗說明了原子核是由質(zhì)子與中子組成
B.乙圖中若改用綠光照射,驗電器金屬箔一定不會張開
C.丙圖中的射線1是α射線,射線2是β射線,射線3是γ射線
D.圖丁中,天然放射性元素的半衰期跟所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)
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【題目】如圖所示,長1m的輕質(zhì)細(xì)桿,一端固定有一個質(zhì)量為5kg的小球,另一端由電動機(jī)帶動,使桿繞O點在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。若小球的過最高點的速率為2m/s,小球過最低點的速率為10m/s,取g=10m/s2,下列說法正確的是( 。
A.小球通過最高點時,對桿的拉力大小是70N
B.小球通過最高點時,對桿的壓力大小是30N
C.小球通過最低點時,對桿的拉力大小是500N
D.小球通過最低點時,對桿的拉力大小是550N
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【題目】在如圖甲所示的電路中,電阻R1和R2都是純電阻,它們的伏安特性曲線分別如圖乙中Oa、Ob所示.現(xiàn)在電路兩端BC之間加上恒定的電壓U0=7.0 V.調(diào)節(jié)滑動變阻器R3,使電阻R1和R2消耗的電功率恰好相等,求此時電阻R1和R2的阻值為多大?R3接入電路的阻值為多大?
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【題目】如圖所示,有一半徑為R的圓,AB是一條直徑,該圓處于勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度大小為E,方向平行于該圓所在的平面.在圓上A點有一發(fā)射器,以相同的動能平行于圓面沿不同方向發(fā)射電荷量為+q的粒子,粒子會經(jīng)過圓周上不同的點,在這些點中,經(jīng)過C點時粒子的電勢能最小,∠α=30°。不計粒子所受的重力和空氣阻力,下列說法正確的是
A. 電場強(qiáng)度的方向垂直AB向上
B. 電場強(qiáng)度的方向沿OC連線向上
C. 粒子在A點垂直電場方向發(fā)射,若恰能落到C點.則初動能為
D. 粒子在A點垂直電場方向發(fā)射,若恰能落到C點,則初動能為為
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