題目列表(包括答案和解析)
相距的虛線MP、NQ間有水平向右的勻強(qiáng)電場,將質(zhì)量為、電荷量的帶電小球F從兩極板上方O點(diǎn)以的初速度水平拋出,O點(diǎn)距離電場上端的高度,小球恰好從電場上邊緣M處進(jìn)入電場,并沿直線運(yùn)動(dòng)。有一與虛線 MP、NQ垂直的光滑絕緣的水平臺(tái)面,上面有用長為的絕緣輕桿連接的兩個(gè)質(zhì)量均為的帶電小球A和B組成的帶電系統(tǒng),A球的帶電量為,B球的帶電量為。如圖所示,初始A和B分別靜止于虛線MP的兩側(cè),且到MP的距離相同,若視小球?yàn)橘|(zhì)點(diǎn),不計(jì)輕桿的質(zhì)量,g取10 m/s2,求:
(1)兩極板間的電場強(qiáng)度;
(2)B球剛進(jìn)入電場時(shí),帶電系統(tǒng)的速度大小;
(3)帶電系統(tǒng)在電場中運(yùn)動(dòng)的周期。
用半徑相同的小球1和小球2的碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖10所示,斜槽與水平槽圓滑連接。安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙,記下重錘線所指的位置O。接下來的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下,并落在地面上。重復(fù)多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點(diǎn)圈在里面,認(rèn)為其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置;
步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣處的C點(diǎn),讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下,使它們碰撞。重復(fù)多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置;
步驟3:用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置M、P、N離O點(diǎn)的距離,即線段OM、OP、ON的長度。
①在上述實(shí)驗(yàn)操作中,下列說法正確的是___________
A.小球1的質(zhì)量一定大于球2的質(zhì)量,小球1的半徑可以大于小球2的半徑
B.將小球靜止放置在軌道末端看小球是否滾動(dòng)來檢測(cè)斜槽軌道末端是否水平
C.小球在斜槽上的釋放點(diǎn)應(yīng)該越高越好,可樣碰前的速度大,測(cè)量誤差會(huì)小
D.復(fù)寫紙鋪在白紙的上面,實(shí)驗(yàn)過程中復(fù)寫紙可以隨時(shí)拿起看印跡是否清晰并進(jìn)行移動(dòng)
②以下提供的器材中,本實(shí)驗(yàn)必需的有( )
A.刻度尺 B.游標(biāo)卡尺 C.天平 D.秒表
③設(shè)球1的質(zhì)量為m1,球2的質(zhì)量為m2,MP的長度為l1,ON的長度為l2,則本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為________________________,即說明兩球碰撞遵守動(dòng)量守恒定律。
④完成實(shí)驗(yàn)后,實(shí)驗(yàn)小組對(duì)上述裝置進(jìn)行了如圖11所示的改變:(I)在木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙,并將木板豎直立于靠近槽口處,使小球A從斜槽軌道上某固定點(diǎn)C由靜止釋放,撞到木板并在白紙上留下痕跡O;(II)將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x固定,再使小球A從原固定點(diǎn)C由靜止釋放,撞到木板上得到痕跡P;(III)把半徑相同的小球B 靜止放在斜槽軌道水平段的最右端,讓小球A仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下, 與小球B 相碰后,兩球撞在木板上得到痕跡 M和 N;(IV)用刻度尺測(cè)量紙上O點(diǎn)到M、P、N 三點(diǎn)的距離分別為y1、y2、y3。請(qǐng)你寫出用直接測(cè)量的物理量來驗(yàn)證兩球碰撞過程中動(dòng)量守恒的表達(dá)式: 。(小球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2)
一、1、C2、C 3、B 4、C 5、BC 6、B 7、AD 8、D
二、實(shí)驗(yàn)題:(18分)將答案填在題目的空白處,或者要畫圖連線。
9、(6分)__BE_ (3分) ____AD___(3分)
10、(12分)(1)如圖b(4分)
(2)由于RL2比RL1小得多,燈泡L2分得的電壓很小,雖然有電流渡過,但功率很小,不能發(fā)光。(4分)
(3)如圖c
解析:由于燈泡L2和L1額定電壓相同,燈泡L2功率大得多,故RL2比RL1小得多,燈泡L2分得的電壓很小,雖然有電流渡過,但功率很小,不能發(fā)光。(4分)
三、本大題共三小題共計(jì)54分.解答時(shí)請(qǐng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題.答案中必須明確寫出數(shù)值和單位
11、(16分)(1) 根據(jù)帶電小球A恰能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),因,則小球能通過復(fù)合場中的最高點(diǎn)P(如圖)設(shè)經(jīng)過軌道上的P點(diǎn)的速度為v,由小球A的重力和電場力的合力提供向心力有:
在圓周軌道的最低點(diǎn)彈簧將B、A兩球向左、右彈開,設(shè)彈開時(shí)A、B兩球的速度大小分別為vA、vB,由動(dòng)量守恒有:
小球A從圓周軌道的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P的過程中,由動(dòng)能定理有:
(2)設(shè)BC碰后速度為v1 , B與C碰撞動(dòng)量守恒
BC整體減速,D球加速,當(dāng)兩者速度相等時(shí)設(shè)為v2,彈簧最短,彈性勢(shì)能最大
12、(18分)(1)(6分)設(shè)球到D點(diǎn)時(shí)的速度為,從釋放至D點(diǎn),
根據(jù)動(dòng)能定理 (3分)
對(duì)球,根據(jù)動(dòng)量守恒定律 (2分)
解得(1分)
(2)(6分)兩球進(jìn)入復(fù)合場后,由計(jì)算可知兩球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡示意圖如右圖所示(1分)
洛倫茲力提供向心力(2分)
由圖可知(2分)
解得 (1分)
(3)(6分)系統(tǒng)損失的機(jī)械能
或
解得
13、(20分)⑴設(shè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為v0, ef有效切割長度為l,則電流:
,由于v0不變,所以I不變。或由平衡條件證明同樣給分(4分)
⑵由能量守恒,得:…………………………(2分)
設(shè)彈簧形變量為x,由平衡條件,得: 2BIxtan30°= kx…………(2分)
解得 v0 = (2分) k = …(2分)
⑶ef越過O點(diǎn)后,與彈簧脫離,設(shè)導(dǎo)體棒最終停止位置距O點(diǎn)的距離為x0,某時(shí)刻回路中ef有效切割長度為L1,ef的速度為v,加速度為a,電流為I, 據(jù)牛頓第二定律,得:― BIL1= ma
電流 I = = 得: ― = ma……………………… (3分)
取一小段時(shí)間△t,速度微小變化為△v,回路面積微小增加為△S,則 ― △t = ma△t
即: ― ∑△t = ∑ma△t ―∑L1v△t = m∑a△t ―∑△S = m∑△v
― x02tan300= 0-mv0 (3分) 將 v0= 代入,得:x 0 = ―― (2分)
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