如圖所示,光滑絕緣的細(xì)圓管彎成半徑為R的半圓形,固定在豎直面內(nèi),管口B、C的連線水平.質(zhì)量為m的帶正電小球從B點(diǎn)正上方的A點(diǎn)自由下落,A、B兩點(diǎn)間距離為4R。從小球(小球直徑小于細(xì)圓管直徑)進(jìn)入管口開始,整個空間中突然加上一個斜向左上方的勻強(qiáng)電場,小球所受電場力在豎直方向上的分力方向向上,大小與重力相等,結(jié)果小球從管口C處離開圓管后,又能經(jīng)過A點(diǎn). 設(shè)小球運(yùn)動過程中電荷量沒有改變,重力加速度為g,求:
(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時的速度大;
(2)小球受到的電場力大。
(3)小球經(jīng)過管口C處時對圓管壁的壓力.
(1) (2)(3)3mg 方向水平向右
解析試題分析:(1)小球從開始自由下落至到達(dá)管口B的過程中機(jī)械能守恒,故有:
(2分)
到達(dá)B點(diǎn)的速度大小為 (1分)
(2)設(shè)電場力的豎直方向分力為,水平方向分力為,則:
小球從B運(yùn)動到C的過程中,由動能定理得:
(2分)
小球從管口C處離開圓管后,做類平拋運(yùn)動,由于經(jīng)過A點(diǎn),有
(2分)
聯(lián)立解得Fx=mg (1分)
電場力的大小為:F=qE=(1分)
(3)小球經(jīng)過管口C處時,向心力由Fx和圓管的彈力N的合力提供,設(shè)彈力N的方向向左,
則Fx+N=,。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(1分)
解得:=mg。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(1分)
根據(jù)牛頓第三定律可知,小球經(jīng)過管口C處時對圓管的壓力為N′=N=3mg,方向水平向右(1分)
考點(diǎn):機(jī)械能守恒 平拋運(yùn)動 牛頓第二定律 牛頓第三定律
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
用40 N的水平力F拉一個靜止在光滑水平面上、質(zhì)量為20 kg的物體,力F作用3 s后撤去,則第5 s末物體的速度和加速度的大小分別是( )
A.v=6 m/s,a=0 | B.v=10 m/s, |
C.v=6 m/s, | D.v=10 m/s,a=0 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
從地面豎直上拋一小球,設(shè)小球上升到最高點(diǎn)所用的時間為t1,從最高點(diǎn)下落到地面所用的時間為t2,若考慮到空氣阻力的作用,則t1 t2 (填“>” “="”" “<”)
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(8分)如圖所示,MN、PQ是兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為d,導(dǎo)軌所在平面與水平面成θ角,M、P間接阻值為R的電阻。勻強(qiáng)磁場的方向與導(dǎo)軌所在平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。質(zhì)量為m、阻值為r的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上,在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下,以速度v勻速向上運(yùn)動。已知金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直并且保持良好接觸,重力加速度為g,求:
(1)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E;
(2)通過電阻R電流I;
(3)拉力F的大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,在水平路段AB上有一質(zhì)量為2×103 kg的汽車,正以10 m/s的速度向右勻速運(yùn)動,汽車前方的水平路段BC較粗糙,汽車通過整個ABC路段的v-t圖象如圖乙所示(在t=15s處水平虛線與曲線相切),運(yùn)動過程中汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率保持20kW不變,假設(shè)汽車在兩個路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大。
(1)求汽車在AB路段上運(yùn)動時所受的阻力Ff1;
(2)求汽車剛好到達(dá)B點(diǎn)時的加速度a;
(3)求BC路段的長度.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,在水平路段AB上有一質(zhì)量為2×103 kg的汽車,正以10 m/s的速度向右勻速運(yùn)動,汽車前方的水平路段BC較粗糙,汽車通過整個ABC路段的v-t圖象如圖乙所示(在t=15s處水平虛線與曲線相切),運(yùn)動過程中汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率保持20kW不變,假設(shè)汽車在兩個路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大小.
(1)求汽車在AB路段上運(yùn)動時所受的阻力Ff1;
(2)求汽車剛好到達(dá)B點(diǎn)時的加速度a;
(3)求BC路段的長度.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
半徑為R的光滑半圓環(huán)形軌道固定在豎直平面內(nèi),從與半圓環(huán)相吻合的光滑斜軌上高h(yuǎn)=3R處,釋放一個小球,小球的質(zhì)量為m,當(dāng)小球運(yùn)動到圓環(huán)最低點(diǎn)A,又達(dá)到最高點(diǎn)B,如圖所示。求:
(1)小球到A、B兩點(diǎn)時的速度大小、;
(2)小球到A、B兩點(diǎn)時,圓軌道對小球的彈力、大;
(3)、大小之差△F
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(20分)如圖所示,在坐標(biāo)系xoy的第二象限內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為E第三象限內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場I,y軸右側(cè)區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場Ⅱ,I、Ⅱ磁場的方向均垂直于紙面向里。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子自P()點(diǎn)由靜止釋放,沿垂直于x軸的方向進(jìn)入磁場I,接著以垂直于y軸的方向進(jìn)入磁場Ⅱ,不計(jì)粒子重力.
(l)求磁場I的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1;
(2)若磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=B1,粒子從磁場Ⅱ再次進(jìn)入電場,求粒子第二次離開電場時的橫坐標(biāo);
(3)若磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=3B1,求粒子在第一次經(jīng)過y軸到第六次經(jīng)過y軸的時間內(nèi),粒子的平均速度.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(I)如圖甲所示,質(zhì)量為m的物塊在水平恒力F的作用下,經(jīng)時間t從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn),物塊在A點(diǎn)的速度為v1,B點(diǎn)的速度為v2,物塊與粗糙水平面之間動摩擦因數(shù)為µ,試用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律推導(dǎo)此過程中動量定理的表達(dá)式,并說明表達(dá)式的物理意義。
(II)物塊質(zhì)量m =1kg靜止在粗糙水平面上的A點(diǎn),從t=0時刻開始,物塊在受按如圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用下向右運(yùn)動,第3s末物塊運(yùn)動到B點(diǎn)時速度剛好為零,第5s末物塊剛好回到A點(diǎn),已知物塊與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)為µ=0.2,(g取10m/s2)求:
(1)AB間的距離;
(2)水平力F在5s時間內(nèi)對物塊的沖量。
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