【題目】如圖所示,一質(zhì)量為m=0.5kg,電荷量為q=+0.2C的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),放在離地面高度為h=5m的水平放置、厚度不計(jì)的絕緣圓盤(pán)邊緣,并隨圓盤(pán)一起繞中心轉(zhuǎn)軸順時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓盤(pán)的角速度為ω=2rad/s,半徑為r=1m,圓盤(pán)和小物塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5。以圓盤(pán)左側(cè)垂直于紙面的切面和過(guò)圓盤(pán)圓心O點(diǎn)與空間中A點(diǎn)的豎直平面為界(兩平面平行),將空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)空間區(qū)域,當(dāng)小物塊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),Ⅰ區(qū)域出現(xiàn)隨時(shí)間均勻增大的電場(chǎng)E(圖中未畫(huà)出),電場(chǎng)方向是豎直方向。當(dāng)E增大到E1時(shí),小物塊剛好從空間中的A點(diǎn)離開(kāi)圓盤(pán),且垂直于Ⅰ、Ⅱ區(qū)域邊界進(jìn)入Ⅱ區(qū)域,此時(shí),Ⅱ區(qū)域和Ⅲ區(qū)域立即出現(xiàn)一豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2(圖中未畫(huà)出),E2=25N/C,且Ⅲ區(qū)域有一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)寬度為L=4m,g=10m/s2。求:
(1)E1的大小和方向;
(2)若小物塊在磁場(chǎng)寬度范圍內(nèi)落地,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍是多少?
(3)現(xiàn)將磁感應(yīng)強(qiáng)度B取某一值,當(dāng)小物塊離開(kāi)A后一小段時(shí)間,緊貼圓盤(pán)圓心O點(diǎn)下方以速度v0=m/s水平拋出一木制小球,最終兩者在磁場(chǎng)寬度范圍內(nèi)的地面上相遇,則從小物塊離開(kāi)A點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),拋出木制小球的時(shí)刻t為多少?
【答案】(1),豎直向上(2)(3)
【解析】試題分析:(1)當(dāng)Ⅰ區(qū)域的電場(chǎng)向上時(shí),小物塊與圓盤(pán)間的最大靜摩擦力減小,當(dāng)其減小到等于向心力時(shí),小物塊沿切線方向飛出,所以,的方向豎直向上.
由牛頓第二定律有:
代入數(shù)據(jù)解得:
(2)在Ⅱ、Ⅲ區(qū)域,由于,所以小物塊先做勻速直線運(yùn)動(dòng),進(jìn)入Ⅲ區(qū)域后,做勻速圓周運(yùn)動(dòng).
設(shè)小物塊速度為v,圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為Ⅲ,則有:,
要使其在磁場(chǎng)寬度范圍內(nèi)落地,其軌道如圖所示.設(shè)半徑的極小值和極大值分別為和,則有:
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:.
(3)設(shè)木制小球落地點(diǎn)為F,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,水平位移為x,、分別為在地面上的投影,FD的長(zhǎng)度為d,則有:;
由幾何知識(shí)有:
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:
設(shè)小物塊整個(gè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為,在Ⅲ區(qū)域的運(yùn)動(dòng)半徑為,周期為T,則有:
解得:,,代入數(shù)據(jù)解得:,又,代入數(shù)據(jù)得:
所以小物塊做圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)角度為:
所以:,則:,聯(lián)立解得:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】用歐姆表“×10”擋測(cè)量一個(gè)電阻的阻值,調(diào)零后測(cè)量時(shí),發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小,下列說(shuō)法中正確的是( )
A. 這個(gè)電阻值很小
B. 這個(gè)電阻值很大
C. 為了把電阻測(cè)量得更準(zhǔn)確些,應(yīng)換用“×1”擋,直接測(cè)量
D. 為了把電阻測(cè)量得更準(zhǔn)確些,應(yīng)換用“×100”擋后重新調(diào)零后再測(cè)量
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在利用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中,需要從標(biāo)尺上讀出某條亮紋的位置.圖中所示的讀數(shù)是________mm.若縫與縫間相距d,雙縫到屏間的距離為L,相鄰兩個(gè)亮條紋中心的距離為Δx,則光的波長(zhǎng)表示為λ=________(字母表達(dá)式),某同學(xué)在兩個(gè)亮條紋之間測(cè)量,測(cè)出以下結(jié)果,其他數(shù)據(jù)為:d=0.20 mm,L=700 mm,測(cè)量Δx的情況如圖所示.由此可計(jì)算出該光的波長(zhǎng)為:λ=________m.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】美國(guó)宇航局2011年12月5日宣布,他們發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系外第一顆類(lèi)似地球的、可適合居住的行星,把它命名為“開(kāi)普勒-22b”,它每290天環(huán)繞著一顆類(lèi)似于太陽(yáng)的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)一周,距離地球約600光年,體積是地球的2.4倍。已知萬(wàn)有引力常量和地球表面的重力加速度。根據(jù)以上信息,下列推理中正確的是
A.若能觀測(cè)到該行星的軌道半徑,可求出該行星所受的萬(wàn)有引力
B.若該行星的密度與地球的密度相等,可求出該行星表面的重力加速度
C.根據(jù)地球的公轉(zhuǎn)周期與軌道半徑,可求出該行星的軌道半徑
D.若已知該行星的密度和半徑,可求出該行星的軌道半徑
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,四條水平虛線等間距地分布在同一豎直面上,間距為h.在Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)間分布著完全相同、方向水平向里的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按B-t圖變化(圖中B0已知).現(xiàn)有一個(gè)長(zhǎng)方形金屬線框ABCD,質(zhì)量為m,電阻為R,AB=CD=L,AD=BC=2h.用一輕質(zhì)細(xì)線把線框ABCD豎直懸掛著,AB邊恰好在Ⅰ區(qū)的正中央.t0(未知)時(shí)刻細(xì)線恰好松弛,之后立即剪斷細(xì)線,當(dāng)CD邊到達(dá)M3N3時(shí)線框恰好勻速運(yùn)動(dòng).(空氣阻力不計(jì),g=10m/s2)求:
(1)t0的值;
(2)線框AB邊到達(dá)M2N2時(shí)的速率v;
(3)從剪斷細(xì)線到整個(gè)線框通過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中產(chǎn)生的電能有多少?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,BC為半徑等于豎直放置的光滑細(xì)圓管,O為細(xì)圓管的圓心,在圓管的末端C連接傾斜角為45°、μ=0.6的足夠長(zhǎng)粗糙斜面,一質(zhì)量為m=0.5kg的小球從O點(diǎn)正上方某處A點(diǎn)以V0水平拋出,恰好能垂直O(jiān)B從B點(diǎn)進(jìn)入細(xì)圓管,小球從進(jìn)入圓管開(kāi)始受到始終豎直向上的力F=5N的作用,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圓管的末端C時(shí)作用力F立即消失,能平滑的沖上粗糙斜面.(g=10m/s2)求:
(1)小球從O點(diǎn)的正上方某處A點(diǎn)水平拋出的初速度v0為多少?
(2)小球在圓管中運(yùn)動(dòng)對(duì)圓管的壓力是多少?
(3)小球在CD斜面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是多少?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】同相對(duì)論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架的是
A. 牛頓力學(xué)體系 B. 量子理論
C. 進(jìn)化論 D. 細(xì)胞學(xué)說(shuō)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】書(shū)放在桌面上,書(shū)會(huì)受到彈力的作用,發(fā)生這個(gè)的直接原因是。 。
A. 書(shū)受的重力 B. 桌面的形變
C. 書(shū)的形變 D. 書(shū)和桌面的形變
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】質(zhì)量m=200g的物體,測(cè)得它的加速度a=20cm/s2,則關(guān)于它所受的合力的大小及單位,下列運(yùn)算既正確又符合一般運(yùn)算要求的是
A. F=200×20=4000N B. F=0.2×20=4N
C. F=0.2×0.2=0.04 D. F=0.2×0.2 N =0.04N
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