【題目】如圖所示,半徑分別為R=1 m和r=0.5 m的甲、乙兩光滑圓軌道置于同一豎直平面內(nèi),兩軌道之間由一段光滑水平軌道CD相連,在水平軌道CD上一輕彈簧被a、b兩小球夾住,現(xiàn)同時(shí)由靜止釋放兩小球,重力加速度取g=10 m/s2.
①如果a、b小球都恰好能夠通過各自圓軌道的最高點(diǎn),求兩小球的質(zhì)量之比;
②如果a、b小球的質(zhì)量均為0.5 kg,為保證兩小球都能夠通過各自圓軌道的最高點(diǎn),求釋放兩小球前彈簧彈性勢(shì)能的最小值.
【答案】(1) (2)
【解析】根據(jù)牛頓第二定律得出最高點(diǎn)的速度,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,動(dòng)量守恒定律列出等式求解;由動(dòng)量守恒定律知兩小球與彈簧分離時(shí)速度大小相等,再根據(jù)機(jī)械能守恒定律求解.
已知a、b小球恰好能通過各自圓軌道的最高點(diǎn),則它們通過最高點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為,
設(shè)兩小球與彈簧分離時(shí)的速度大小分別為 ,根據(jù)動(dòng)量守恒定律有
根據(jù)機(jī)械能守恒定律有,,。聯(lián)立以上各式解得
②若ma=mb=0.5 kg,由動(dòng)量守恒定律知兩小球與彈簧分離時(shí)速度大小相等
當(dāng)a小球恰好能通過最高點(diǎn)時(shí),b小球一定也能通過最高點(diǎn),a小球通過最高點(diǎn)的速度為,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最小,最小值為
【點(diǎn)睛】解決該題關(guān)鍵能判斷出小球能通過最高點(diǎn)的條件,然后根據(jù)動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律聯(lián)立列式求解。
【題型】解答題
【結(jié)束】
93
【題目】如圖所示,在第一象限內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的電場強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場.在第二象限中,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,圓形區(qū)域與x、y軸分別相切于A、C兩點(diǎn).在A點(diǎn)正下方有一個(gè)粒子源P,P可以向x軸上方各個(gè)方向射出速度大小均為v0、質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(重力不計(jì),不計(jì)粒子間的相互作用),其中沿y軸正向射出的帶電粒子剛好從C點(diǎn)垂直于y軸進(jìn)入電場.
(1)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B.
(2)求帶電粒子到達(dá)x軸時(shí)的橫坐標(biāo)范圍和帶電粒子到達(dá)x軸前運(yùn)動(dòng)時(shí)間的范圍.
(3)如果將第一象限內(nèi)的電場方向改為沿x軸負(fù)方向,分析帶電粒子將從何處離開磁場,可以不寫出過程.
【答案】(1) (2)x的范圍,t的范圍 (3)從A點(diǎn)正上方的D點(diǎn)離開磁場
【解析】試題分析:由題設(shè)條件,從A點(diǎn)沿y軸正方向射出的帶電粒子剛好從C點(diǎn)垂直于y軸進(jìn)入電場,由幾何關(guān)系知道它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,再由洛侖茲力提供向心力可以求得磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;由于所有粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于磁場圓的半徑,可以證明:沿不同方向進(jìn)入磁場的帶電粒子離開磁場時(shí)方向均沿x軸正方向進(jìn)入電場,之后做類平拋運(yùn)動(dòng),顯然運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的帶電粒子是從D點(diǎn)水平射出的粒子,由類平拋運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律就能求出打在x軸的最遠(yuǎn)點(diǎn);若將第一象限的電場改為沿x軸負(fù)方向,則粒子從磁場水平射出后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)至速度為零,再沿x軸負(fù)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由于速度方向反向,則粒子所受洛侖茲力反向,最后從D點(diǎn)射出磁場.
(1)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為個(gè)圓弧,軌跡半徑r=R
由,得
(2)沿不同方向進(jìn)入磁場的帶電粒子離開磁場時(shí)的速度大小均為v0,方向均平行于x軸,其臨界狀態(tài)為粒子從D點(diǎn)沿x軸正方向離開磁場
分析粒子從D點(diǎn)離開磁場的情況,粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,得
從D點(diǎn)平行于x軸運(yùn)動(dòng)至y軸的時(shí)間
在第一象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中,粒子做類平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t3,則,,
解得,
則
帶電粒子到達(dá)x軸時(shí)的橫坐標(biāo)范圍為
到達(dá)x軸前運(yùn)動(dòng)時(shí)間的范圍
(3)將第一象限內(nèi)的電場方向改為沿x軸負(fù)方向時(shí),帶電粒子將從A點(diǎn)正上方的D點(diǎn)離開磁場。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】為減少二氧化碳排放,我市已推出新型節(jié)能環(huán)保電動(dòng)車.在檢測(cè)某款電動(dòng)車性能的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為8×102 kg的電動(dòng)車由靜止開始沿平直公路行駛,達(dá)到的最大速度為15 m/s,利用傳感器測(cè)得此過程中不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引力F與對(duì)應(yīng)的速度v,并描繪出如圖所示的圖象(圖中AB、BO均為直線),假設(shè)電動(dòng)車行駛中所受阻力恒為電動(dòng)車重力的0.05倍,重力加速度取10m/s2,則( )
A. 該車啟動(dòng)后,先做勻加速運(yùn)動(dòng),然后做勻速運(yùn)動(dòng)
B. 該車啟動(dòng)后,先做勻加速運(yùn)動(dòng),然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),接著做勻速運(yùn)動(dòng)
C. 該車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是1.2 s
D. 該車加速度為0.25 m/s2時(shí),動(dòng)能是4×104 J
【答案】BD
【解析】試題分析:由于橫坐標(biāo)為速度的倒數(shù),所以電動(dòng)車的啟動(dòng)過程為從A到B到C.AB段,牽引力不變,電動(dòng)車做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度為;BC段,由于圖像為過原點(diǎn)的直線,所以,即以恒定功率啟動(dòng),牽引力減小,加速度減小,電動(dòng)車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng),速度達(dá)到最大值15m/s,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確;由可知,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;該車加速度為0.25m/s2時(shí),牽引力為,此時(shí)的速度為,動(dòng)能為,故選項(xiàng)D正確.
考點(diǎn):機(jī)車的啟動(dòng)問題.
【題型】單選題
【結(jié)束】
57
【題目】某同學(xué)在做“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)時(shí),其主要操作步驟是:
a.按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,其中小車的質(zhì)量M=0.50kg,鉤碼的總質(zhì)量m=0.10kg.
b.接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源的頻率f=50Hz),然后釋放小車,打出一條紙帶.
(1)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出最滿意的一條,如圖乙所示,把打下的第一點(diǎn)記作0,然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出,用厘米刻度尺測(cè)得各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為d1=0.8cm,d2=2.4cm,d3=4.1cm,d4=5.6cm,d5=7.2cm,d6=8.8cm,他把鉤碼的重力作為小車所受的合力,計(jì)算出從打下計(jì)數(shù)點(diǎn)0到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5過程中合力所做的功W=________J,把打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車的動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量,計(jì)算出ΔEk=________J.(當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>g取9.80m/s2,結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
(2)根據(jù)以上計(jì)算可見,合力對(duì)小車做的功與小車動(dòng)能的變化量相差比較大.通過反思,該同學(xué)認(rèn)為產(chǎn)生誤差的主要原因如下,其中正確的是________.(填選項(xiàng)前的字母)
A.鉤碼質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差
B.鉤碼質(zhì)量小了,應(yīng)該大于小車質(zhì)量
C.沒有平衡摩擦力
D.沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺進(jìn)行測(cè)量
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,勻強(qiáng)磁場的方向豎直向下.磁場中有光滑的水平桌面,在桌面上平放著內(nèi)壁光滑、底部有帶電小球的試管.在垂直于試管的水平拉力F作用下,試管向右勻速運(yùn)動(dòng),帶電小球能從試管口處飛出.關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是( )
A. 小球帶負(fù)電
B. 小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線
C. 洛倫茲力對(duì)小球做正功
D. 要保持試管勻速運(yùn)動(dòng),拉力F應(yīng)逐漸增大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)利用多用電表歐姆擋測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓表V1的內(nèi)阻并對(duì)電壓表V2的示數(shù)進(jìn)行校對(duì)。實(shí)驗(yàn)器材如下:
多用電表(歐姆擋對(duì)應(yīng)刻度盤上正中央數(shù)值為15)
標(biāo)準(zhǔn)電壓表V1 (量程10V,內(nèi)阻RV1約為幾十千歐)
電壓表V2(量程10V,內(nèi)阻)
滑動(dòng)變阻器R(最大阻值約)
電源E(電動(dòng)勢(shì)為12V,內(nèi)阻不計(jì))
開關(guān)S一個(gè)、導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)過程如下:
(1)利用多用電表歐姆擋測(cè)量電壓表V1的內(nèi)阻,將紅、黑表筆短接調(diào)零后,選用圖甲中______(選填“A"、“B")方式連接;
(2)實(shí)驗(yàn)中,兩表的示數(shù)如圖乙所示,多用電表歐擋的讀數(shù)為____ ,電壓表的讀數(shù)為_____V,通過計(jì)算可得出歐姆擋電池的電動(dòng)勢(shì)為_______V;(以上結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
(3)利用標(biāo)準(zhǔn)電壓表V1對(duì)電壓表V2進(jìn)行校對(duì),請(qǐng)?jiān)谟覀?cè)方框中畫出電路圖_______。
(4)校對(duì)中發(fā)現(xiàn),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,標(biāo)準(zhǔn)電壓表V1示數(shù)為9.00V時(shí),電壓表V2的示數(shù)為10.00V,為使示數(shù)準(zhǔn)確,應(yīng)給V2表串聯(lián)___________ 的電阻。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,水平光滑的絕緣細(xì)管中,兩相同的帶電金屬小球相向運(yùn)動(dòng),當(dāng)相距L時(shí),加速度大小均為a,速度大小均為v,相互作用力大小為F,已知A球帶電荷量為+q,B球帶電荷量為-3q,兩球相碰后分開,則下列有關(guān)說法正確的是
A. 兩球相碰位置為L的中點(diǎn)
B. 當(dāng)兩球相碰后再次相互L時(shí),兩球間相互作用力大小為F
C. 當(dāng)兩球相碰后再次相互為L時(shí),兩球加速度大小均為a
D. 當(dāng)兩球相碰后再次相互L時(shí),兩球速度大小均為v
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示為光電效應(yīng)中光電流隨入射光的強(qiáng)度、入射光的頻率和外加電壓變化的圖象,在橫軸上的截距表示加上反向電壓達(dá)到一定值時(shí)光電流為零,這個(gè)電壓稱為遏止電壓Uc,加上正向電壓,電壓達(dá)到一定值時(shí),對(duì)于某一頻率的光,在光的強(qiáng)度一定的情況下,光電流也趨于一定,這個(gè)電流稱為飽和光電流,根據(jù)圖中提供的信息可以判斷出,在光電效應(yīng)中,遏止電壓與________有關(guān),與________無關(guān),飽和光電流與________和________有關(guān),與________無關(guān).(填“入射光的頻率”、“入射光的強(qiáng)度”或“外加電壓”)
【答案】 入射光的頻率 入射光的強(qiáng)度 入射光的頻率 入射光的強(qiáng)度 外加電壓
【解析】由題圖可知,黃光與藍(lán)光的頻率不同,遏止電壓不同,說明遏止電壓與入射光的頻率有關(guān),而黃光的強(qiáng)弱不同,但遏止電壓相同,說明遏止電壓與入射光的強(qiáng)度無關(guān);加上正向電壓,電壓達(dá)到一定值時(shí),對(duì)于某一頻率的光,在入射光的強(qiáng)度一定的情況下,光電流也趨于一定,說明飽和光電流與外加電壓無關(guān),而入射光的頻率不同,光強(qiáng)不同,飽和光電流都不同,說明飽和光電流與入射光的頻率和強(qiáng)度都有關(guān).
【題型】填空題
【結(jié)束】
92
【題目】如圖所示,半徑分別為R=1 m和r=0.5 m的甲、乙兩光滑圓軌道置于同一豎直平面內(nèi),兩軌道之間由一段光滑水平軌道CD相連,在水平軌道CD上一輕彈簧被a、b兩小球夾住,現(xiàn)同時(shí)由靜止釋放兩小球,重力加速度取g=10 m/s2.
①如果a、b小球都恰好能夠通過各自圓軌道的最高點(diǎn),求兩小球的質(zhì)量之比;
②如果a、b小球的質(zhì)量均為0.5 kg,為保證兩小球都能夠通過各自圓軌道的最高點(diǎn),求釋放兩小球前彈簧彈性勢(shì)能的最小值.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】健身車上裝有金屬電磁阻尼飛輪,飛輪附近固定一電磁鐵,示意圖如圖所示,人在健身時(shí)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng).則( )
A. 飛輪轉(zhuǎn)速越大,阻尼越大
B. 電磁鐵所接電壓越大,阻尼越大
C. 飛輪材料電阻率越大,阻尼越大
D. 飛輪材料密度越大,阻尼越大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在勻強(qiáng)磁場中,一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過該線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示。已知線圈總電阻為2 Ω,則
A. t=1.0s時(shí)線圈平面平行于磁感線
B. t=1.5 s時(shí)線圈中感應(yīng)電流為0
C. t=2.0 s時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0
D. 一個(gè)周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量為8 J
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,I、Ⅳ象限內(nèi)有場強(qiáng)大小E=103V/m的勻強(qiáng)電場,方向與x軸正方向成45°角,Ⅱ、Ⅲ象限內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=l T的勻強(qiáng)磁場,方向垂直坐標(biāo)平面向里,F(xiàn)有一比荷為l04 C/kg的帶負(fù)電粒子,以速度v0=2×l03 m/s由坐標(biāo)原點(diǎn)O垂直射入磁場,速度方向與y軸負(fù)方向成45°角。粒子重力不計(jì)。求:
(1)粒子開始在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)粒子從開始進(jìn)入磁場到第二次剛進(jìn)入磁場的過程所用時(shí)間;
(3)粒子從第二次進(jìn)入磁場到第二次離開磁場兩位置間的距離。
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