如圖所示,質(zhì)量為M ="2.0" kg的小車A靜止在光滑水平面上,A的右端停放有一個(gè)質(zhì)量為m ="0.10" kg帶正電荷q ="5.0" ´10-2 C的小物體B,整個(gè)空間存在著垂直紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度B =2.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)從小車的左端,給小車A一個(gè)水平向右的瞬時(shí)沖量I ="26" N·s,使小車獲得一個(gè)水平向右的初速度,此時(shí)物體B與小車A之間有摩擦力作用,設(shè)小車足夠長,g 取10m/s2。求:

(1)瞬時(shí)沖量使小車獲得的動(dòng)能Ek
(2)物體B的最大速度vm,并在v-t坐標(biāo)系中畫出物體B的速度隨時(shí)間變化的示意圖像;
(3)在A與B相互作用過程中系統(tǒng)增加的內(nèi)能E
(1)169J (2)10m / s 圖像見解析 (3)7.75J

試題分析:
(1)瞬時(shí)沖量和碰撞是一樣的,由于作用時(shí)間極短,可以忽略較小的外力的影響,而且認(rèn)為,沖量結(jié)束后物體B的速度仍為零,沖量是物體動(dòng)量變化的原因,根據(jù)動(dòng)量定理即可求得小車獲得的速度,進(jìn)而求出小車的動(dòng)能.I = Mv0,v0 =" I" / M =" 13m" / s,Ek = Mv02 / 2 = 169J.
(2)小車A獲得水平向右的初速度后,由于A、B之間的摩擦,A向右減速運(yùn)動(dòng)B向右加速運(yùn)動(dòng),
由于洛倫茲力的影響,A、B之間摩擦也發(fā)生變化,
設(shè)A、B剛分離時(shí)B的速度為vB,則:BqvB=mg,即vB=mg/Bq=10m/s;
若A、B能相對(duì)靜止。設(shè)共同速度為v,由Mv0 =" (M" + m)v ,
解得 v =" 12.38m" / s,
因vB<v,說明A、B在沒有達(dá)到共同速度前就分離了,所以B的最大速度為vB=10m/s.
物塊B的v-t圖像如下

(3)由于洛倫茲力的影響,A、B之間的摩擦力逐漸減少,因此無法用Q = fs求摩擦產(chǎn)生的熱量,只能根據(jù)機(jī)械能的減少等于內(nèi)能的增加來求解.
由于B物體在達(dá)到最大速度時(shí),兩個(gè)物體已經(jīng)分離,就要根據(jù)動(dòng)量守恒定律求這時(shí)A的速度,設(shè)當(dāng)物體B的速度最大時(shí)物體A的速度為vA
A、B系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒:Mv0 =MvA+mvB
∴vA=(Mv0–mvB)/M=12.5m/s
Q =ΔE=Mv02/2–MvA2 /2–mvB2/2=7.75J
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,實(shí)線表示在豎直平面內(nèi)的電場(chǎng)線,電場(chǎng)線與水平方向成α角,水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交,有一帶電液滴沿斜向上的虛線L做直線運(yùn)動(dòng),L與水平方向成β角,且α>β,則下列說法中正確的是:
A.液滴可能做曲線運(yùn)動(dòng)
B.液滴有可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
C.電場(chǎng)線方向一定斜向上
D.液滴一定帶正電

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)如圖所示,水平絕緣軌道AB與處于豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連接,半圓形軌道的半徑R=0.40m。軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0×104N/C,F(xiàn)有一電荷量q=+1.0×10 4C,質(zhì)量m=0.10kg的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn)),在水平軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放,帶電體恰好能夠通過最高點(diǎn)C,已知帶電體與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50,重力加速度g=10m/s2。求:

(1)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓形軌道的最低點(diǎn)B時(shí),圓形軌道對(duì)帶電體支持力的大小;
(2)帶電體在水平軌道上的釋放點(diǎn)P到B點(diǎn)的距離;
(3)帶電體第一次經(jīng)過C點(diǎn)后,落在水平軌道上的位置到B點(diǎn)的距離。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(17 分)如圖所示的坐標(biāo)系xOy中,x<0, y>0的區(qū)域內(nèi)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),的區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),X軸上A點(diǎn)坐標(biāo)為(-L,0),Y軸上B點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,)。有一個(gè)帶正電的粒子從A點(diǎn)以初速度vA沿y軸正方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,然后經(jīng)x軸上的C點(diǎn) (圖中未畫出)運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)O。不計(jì)重力。求:

(1)粒子在B點(diǎn)的速度vB是多大?
(2)C點(diǎn)與O點(diǎn)的距離xc是多大?
(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的比值是多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,水平放置的平行板電容器間有勻強(qiáng)磁場(chǎng),開關(guān)S閉合時(shí)一帶電粒子恰好水平向右勻速穿過兩板,重力不計(jì),下列說法正確的是 (  )
A.保持開關(guān)閉合,若滑片P向上滑動(dòng),粒子不可能從下極板邊緣射出
B.保持開關(guān)閉合,若滑片P向下滑動(dòng),粒子不可能從下極板邊緣射出
C.保持開關(guān)閉合,若A極板向上移動(dòng)后,調(diào)節(jié)滑片P的位置,粒子仍可能沿直線射出
D.如果開關(guān)斷開,粒子繼續(xù)沿直線射出

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,在傾角為θ的絕緣斜面上,有相距為L的A、B兩點(diǎn),分別固定著兩個(gè)帶電量均為Q的正點(diǎn)電荷。O為AB連線的中點(diǎn),a、b是AB連線上兩點(diǎn),其中。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以初動(dòng)能從a點(diǎn)出發(fā),沿AB直線向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng),其中小滑塊第一次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為,第一次到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能恰好為零,已知靜電力常量為。求:

(1)兩個(gè)帶電量均為Q的正點(diǎn)電荷在a點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)大小和方向;
(2)小滑塊由a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中受到的滑動(dòng)摩擦力大。
(3)aO兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

有一種“雙聚焦分析器”質(zhì)譜儀,工作原理如圖所示。加速電場(chǎng)的電壓為U,靜電分析器中有輻向會(huì)聚電場(chǎng),即與圓心O1等距各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同,方向沿徑向指向圓心O1;磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其左邊界與靜電分析器的右邊界平行.由離子源發(fā)出一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計(jì)),經(jīng)加速電場(chǎng)加速后,從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的電場(chǎng)方向進(jìn)入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng),并從N點(diǎn)射出靜電分析器.而后離子由P點(diǎn)沿著既垂直于磁分析器的左邊界,又垂直于磁場(chǎng)方向射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出,并進(jìn)入收集器.測(cè)量出Q點(diǎn)與圓心O2的距離為d,位于Q點(diǎn)正下方的收集器入口離Q點(diǎn)的距離為d/2.(題中的U、m、q、R、d都為已知量)

(1)求靜電分析器中離子運(yùn)動(dòng)軌跡處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大;
(2)求磁分析器中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;
(3)現(xiàn)將離子換成質(zhì)量為4m ,電荷量仍為q的另一種正離子,其它條件不變.磁分析器空間足夠大,離子不會(huì)從圓弧邊界射出,收集器的位置可以沿水平方向左右移動(dòng),要使此時(shí)射出磁分析器的離子仍能進(jìn)入收集器,求收集器水平移動(dòng)的距離.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖,在平面第一象限整個(gè)區(qū)域分布勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)方向平行軸向下,在第四象限內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),左邊界為軸,右邊界為的直線,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。質(zhì)量為、帶電量為的粒子從軸上點(diǎn)以初速度垂直軸射入勻強(qiáng)電場(chǎng),在電場(chǎng)力作用下從軸上點(diǎn)以與軸正方向成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知,不計(jì)粒子重力。求:

(1)點(diǎn)坐標(biāo);
(2)要使粒子能再進(jìn)入電場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍;
(3)要使粒子能第二次進(jìn)入磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如右圖所示,有一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)為,一根長、與水平方向的夾角為的光滑絕緣細(xì)直桿MN固定在電場(chǎng)中,桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A,電荷量;另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng),電荷量,質(zhì)量.現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放,小球B開始運(yùn)動(dòng).(靜電力常量,取,)求:

(1)小球B開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多大?
(2)小球B的速度最大時(shí),與M端的距離r為多大?

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案