5.如圖所示,LMN是豎直平面內(nèi)固定的光滑絕緣軌道,MN水平且足夠長(zhǎng),LM下端與MN相切,質(zhì)量為m的帶正電小球B靜止在水平軌道上,質(zhì)量為2m的帶正電小球A從LM上距水平軌道高為h處?kù)o止釋放,在A球進(jìn)入水平軌道后,A、B兩球間相互作用視為靜電力作用.帶電小球均可視為質(zhì)點(diǎn).已知A、B兩球始終沒(méi)有接觸.重力加速度為g.求:

(1)A、B兩球相距最近時(shí),A、B兩球系統(tǒng)的電勢(shì)能Ep
(2)A、B兩球最終的速度vA、vB的大。

分析 (1)由機(jī)械能守恒定律求出A球與彈簧碰前瞬間的速度大小v0,當(dāng)A、B速度相同時(shí)相距最近,彈簧的彈性勢(shì)能最大,由系統(tǒng)的能量守恒和動(dòng)量守恒定律可以求出彈簧的最大彈性勢(shì)能EP;
(2)由動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律可以求出最終A、B兩球的速度.

解答 解:(1)對(duì)A球下滑的過(guò)程,由動(dòng)能定理得:$2mgh=\frac{1}{2}×2m{v}_{0}^{2}$
解得:${v}_{0}=\sqrt{2gh}$
當(dāng)A球進(jìn)入水平軌道后,A、B兩球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,當(dāng)A、B相距最近時(shí),兩球速度相等,以v0的方向?yàn)檎较,由?dòng)量守恒定律可得:
2mv0=(2m+m)v
解得:$v=\frac{2}{3}\sqrt{2gh}$
由能量守恒定律得:$2mgh=\frac{1}{2}(2m+m){v}^{2}+{E}_{pm}$
解得:${E}_{pm}=\frac{2}{3}mgh$
(2)當(dāng)A、B相距最近之后,由于靜電斥力的相互作用,它們將會(huì)相互遠(yuǎn)離,當(dāng)它們相距足夠遠(yuǎn)時(shí),它們之間的相互作用力可視為零,電勢(shì)能也視為零,它們就達(dá)到最終的速度,該過(guò)程中,A、B兩球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒、能量也守恒.以v0的方向?yàn)檎较,由?dòng)量守恒定律可得:
2mv0=2mvA+mvB
由能量守恒定律可得:$\frac{1}{2}×2m{{v}_{0}}^{2}=\frac{1}{2}×2m{{v}_{A}}^{2}+\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$,
解得:${v_A}=\frac{1}{3}{v_0}=\frac{1}{3}\sqrt{2gh},{v_B}=\frac{4}{3}{v_0}=\frac{4}{3}\sqrt{2gh}$
答:(1)A、B兩球相距最近時(shí),A、B兩球系統(tǒng)的電勢(shì)能Ep為$\frac{2}{3}mgh$;
(2)A、B兩球最終的速度vA、vB的大小分別為$\frac{1}{3}\sqrt{2gh}$和$\frac{4}{3}\sqrt{2gh}$.

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵要掌握碰撞的基本規(guī)律:動(dòng)量守恒和能量守恒,明確臨界條件,應(yīng)用機(jī)械能守恒定律、動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律處理這類問(wèn)題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

15.如圖(a)為半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線,圖(b)為用此熱敏電阻Rt和繼電器做成的溫控電路,設(shè)繼電器的線圈電阻為Rx=50Ω,當(dāng)繼電器線圈中的電流大于或等于Ic=20mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合.左側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)為6V,內(nèi)阻可不計(jì),試問(wèn)溫度滿足什么條件時(shí),電路右側(cè)的小燈泡會(huì)發(fā)光?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.質(zhì)點(diǎn)以0.8m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),它在第5s的時(shí)間內(nèi)速度增加了(  ),它在5s內(nèi)速度增加了(  )
A.0.8m/s  0.8m/sB.4m/s  0.8m/sC.2m/s  2m/sD.0.8m/s   4m/s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

13.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來(lái)驗(yàn)證“加速度與力的關(guān)系”,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連在小車的左端,小車放在長(zhǎng)木板上,小車的右側(cè)拴有一細(xì)線,細(xì)線跨過(guò)固定在木板末端邊緣的定滑輪與一重物相連,在重物的牽引下,小車在木板上加速運(yùn)動(dòng).

(1)為使重物的重力做為小車所受合力的大小,以下說(shuō)法正確的是AD(填選項(xiàng)前的字母)
A.重物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
B.重物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量
C.平衡摩擦力時(shí),重物應(yīng)與小車相連但要取下紙帶
D.平衡摩擦力時(shí),紙帶應(yīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連在小車上但要取下重物
(2)圖乙是某同學(xué)在此實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶,其中兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)有四個(gè)點(diǎn)未畫出(兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s).(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)則:
①計(jì)時(shí)器打下第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v=0.273m/s;
②小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=0.390m/s2
(3)平衡摩擦力后,保持小車總質(zhì)量一定,改變重物的質(zhì)量,測(cè)出數(shù)據(jù),并算出相應(yīng)的加速度,用描點(diǎn)法將數(shù)據(jù)描在圖丙中,請(qǐng)?jiān)趫D丙中做出a-F圖象.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

20.如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為r,C為電容器,R0為定值電阻,電表均為理想電表,R為滑動(dòng)變阻器,燈泡正常發(fā)光,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)時(shí),下列判斷正確的是(  )
A.燈泡L將變暗,電流表示數(shù)變大
B.定值電阻R0中將有從右向左的電流出現(xiàn)
C.電壓表示數(shù)改變量與電流表示數(shù)改變量之比增大
D.電容器C的電荷量將增大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

10.某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有以下器材:
待測(cè)電源(電動(dòng)勢(shì)約為4V,內(nèi)阻約為2Ω)
一個(gè)阻值未知的電阻R0 (阻值約為5Ω)
兩個(gè)電壓表(內(nèi)阻很大,有5V、15V兩個(gè)量程)
電流表(內(nèi)阻約為1Ω,量程500mA)
滑動(dòng)變阻器A(0~20Ω,3A)
滑動(dòng)變阻器B(0~200Ω,0.2A)
開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干
該同學(xué)想在完成學(xué)生實(shí)驗(yàn)“測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的同時(shí)測(cè)出定值電阻R0的阻值,設(shè)計(jì)了如圖所示的電路.實(shí)驗(yàn)時(shí)他用U1、U2、I分別表示電表V1、V2、A的讀數(shù).在將滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到不同位置時(shí),記錄了U1、U2、I的一系列值,其后他在兩張坐標(biāo)紙上各作了一條圖線來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并計(jì)算了電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻以及定值電阻R0的阻值.根據(jù)題中所給信息解答下列問(wèn)題:
(1)在電壓表V1接入電路時(shí)應(yīng)選擇的量程是5V,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇A;(填代號(hào)“A”或“B”)
(2)在坐標(biāo)紙上作圖線時(shí),用來(lái)計(jì)算電源電動(dòng)勢(shì)的內(nèi)阻的圖線的橫坐標(biāo)軸、縱坐標(biāo)軸分別應(yīng)該用U1、I 表示;用來(lái)計(jì)算定值電阻R0的圖線的橫坐標(biāo)軸、縱坐標(biāo)軸分別應(yīng)該用U1-U2、I表示;(填“U1、U2、I”或由它們組成算式)
(3)若實(shí)驗(yàn)中的所有操作和數(shù)據(jù)處理均無(wú)錯(cuò)誤,實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的定值電阻R0的值大于真實(shí)值.(選填“大于”“小于”或“等于”)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

17.有以下物理量單位:噸(t)、毫米(mm)、米(m)、小時(shí)(h)、安培(A)、焦耳(J)、千克(kg)、帕斯卡(Pa)、千克/米3(kg/m3)、米/秒2(m/s2);屬于國(guó)際單位制中的基本單位是米(m)、安培(A)、千克(kg).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

14.圖甲為“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置.
(1)在該實(shí)驗(yàn)中,合力與分力的概念是一種等效替代的科學(xué)思想方法.(填“控制變量”、“等效替代”、“建立物理模型”、“理想實(shí)驗(yàn)”)
(2)下列說(shuō)法中正確的是AC
A.在測(cè)量同一組數(shù)據(jù)F1、F2和合力F的過(guò)程中,橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置不能變化
B.彈簧測(cè)力計(jì)拉細(xì)線時(shí),拉力方向必須豎直向下
C.F1、F2和合力F的大小都不能超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的量程
D.為減小測(cè)量誤差,F(xiàn)1、F2方向間夾角應(yīng)為90°
(3)彈簧測(cè)力計(jì)的指針如圖所示,由圖乙可知拉力的大小為4.00 N.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

15.如圖所示,P是一根表面均勻地鍍有很薄的發(fā)熱電阻膜的長(zhǎng)陶瓷管,其長(zhǎng)度為l,直徑為D,鍍膜材料的電阻率為ρ,管的兩端有導(dǎo)電箍M、N現(xiàn)把它接人某電路,用電壓表測(cè)得M、N兩端的電壓為U,用電流表測(cè)得通過(guò)電阻膜的電流為I,試推導(dǎo)計(jì)算膜層厚度的公式.

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同步練習(xí)冊(cè)答案