【题目】如图,绝缘平板S放在水平地面上,S与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,两足够大的平行金属板P、Q通过绝缘撑架相连,Q板固定在平板S上,P、Q间存在竖直向上的匀强电场,整个装置总质量M=0.48kg,P、Q间距为d=lm,P板的中央有一小孔给装置某一初速度,装置向右运动。现有一质量m=0.04kg、电量q=+1×10-4C的小球,从离P板高h=1.25m处静止下落,恰好能进入孔内,小球进入电场时,装置的速度为=5m/s。小球进入电场后,恰能运动到Q板且不与Q板接触,忽略平行金属板外部的电场对小球运动的影响。不计空气阻力,g取10m/s2。
(1)求匀强电场的场强大小E;
(2)求当小球第一次返回到P板时,装置的速度;
(3)小球第一次与P板碰撞时间极短,碰后速度大小不变,方向反向,碰后电量变为q′ =-4×10-4C。求从小球进入电场到第二次到达Q板过程中,绝缘平板S与地面因为摩擦而产生的热量。(由于小球帶电量很小,碰撞过程对P、Q上的电荷分布的影响可以忽略,可认为碰撞前后两金属板间的电场保持不变)
【答案】(1)9×103N/C (2)1.2m/s (3)5.7096J
【解析】(1)小球下落到Q板时速度为零,从最高点到最低点过程,由动能定理得:
mg(h+d)Eqd=0,解得:E=9×103N/C;
(2)小球在电场中的加速度:a=(qEmg)/m=(1×104×9×1030.04×10)/0.04=12.5m/s2
小球在电场中运动的时间:t2=,
小球进入电场后,装置的加速度:a′=μ(Mg+qE)/M=4.75m/s2
当小球第一次返回到P板时,装置的速度:v2=v1a′t2=54.75×0.8=1.2m/s;
(3)小球从进入电场到小球返回到P板过程中装置的位移: ,
热量:Q1=μ(Mg+Eq)x1,解得:Q1=5.6544J,
小球与P板碰撞之后速度v0=5m/s,在之后的运动过程中:
小球的加速度:a′=(mg+q′E)/m=(0.04×10+4×104×9×103)/0.04=100m/s2
小球从P板运动至Q板的时间: ,解得:t3=0.1s,
装置的加速度:a′2=μ(Mgq′E)/M=0.4×(0.48×104×104×9×103)/0.48=1m/s2
装置在这段时间内的位移: ,热量:Q2=μ(MgEq′)x2,
解得:x2=0.115m,Q2=0.0552J,
产生的总热量:Q总=Q1+Q2=5.7096J;
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【题目】一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.质点振动频率是4 Hz
B.在10 s内质点经过的路程是20 cm
C.第4 s末质点的速度是零
D.在t=1 s和t=3 s两时刻,质点位移大小相等,方向相同
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【题目】如图所示,在光滑绝缘水平面上有一半径为R的圆,AB是一条直径,空间有匀强电场,场强大小为E,方向与水平面平行,在圆上A点有一发射器,以相同的动能平行于水平面沿不同方向发射带电量为+q的小球,小球会经过圆周上不同的点,在这些点中,经过B点的小球动能最大,由于发射时刻不同时,小球间无相互作用,且∠α=30°,下列说法正确的是
A. 电场的方向与AB平行
B. 电场的方向与AB垂直
C. 小球在A点垂直电场方向发射,若恰能落到C点,则初动能为
D. 小球在A点重直电场方向发射,若恰能落到C点,则初动能为
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【题目】如图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图,盘和重物的总质量为m,小车和砝码的总质量为M。实验中用盘和重物总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
(1) 实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端定滑轮的高度,使细线与长木板平行,接下来还需要进行的一项操作是________(填写所选选项的序号)
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在盘和重物的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B.将长木板的右端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去盘和重物,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C.将长木板的右端垫起适当的高度,撒去纸带以及盘和重物,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动
(2) 实验中得到的一条紙带如图乙所示,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,量出相邻的计数点之间的距离分别为、、、、、。已知相邻的计数点之间的时间间隔为T,则小车的加速度a=_________ (用题中所给字母表示)。
(3) 实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组_______。
A.M=20g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D.M=400,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
(4) 该实验小组以测得的加速度a为纵轴,盘和重物的总重力F为横轴,作出的图象如图丙中图线1所示,发现图象不过原点,怀疑在测量力时不准确,他们将实验进行了改装,将一个力传感器安装在小车上,直接测量细线拉小车的力F′,作a-F′图如图丙中图线2所示,则图象不过原点的原因是________,对于图象上相同的力用传感器测得的加速度偏大,其原因是__________。
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【题目】下列有关力学单位制的说法正确的是( )
A.后人为了纪念牛顿,把N作为力学中的基本单位
B.在国际单位制中,时间的基本单位可以是s,也可以是h
C.1牛顿等于1千克米每二次方秒
D.分米、厘米、毫米都是导出单位
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【题目】一战斗机在某次测试中往返飞行了850km,用时56min,这两个加点数据分别指
A.位移的大小,时间间隔B.位移的大小,时刻
C.路程,时间间隔D.路程,时刻
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【题目】识记字形。
①(xiá)(_____)想 ②(xiá)(______)疵 ③目不(xiá)(______)接
④(míng)(míng)(______)(_____)之中 ⑤死不(míng)(______)目 ⑥日将(míng)(____)
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【题目】用氦氖激光器进行双缝干涉实验,已知使用 的双缝间的距离d=0.1mm,双缝到屏的距离L=6.0m,测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm,氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少?
假如 把整个装置放入折射率是 的水中,这时屏上的条纹间距是多少?
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【题目】两个带异种电荷的物体间距离增大一些时( )
A. 电场力做正功,电势能增加B. 电场力做负功,电势能增加
C. 电场力做正功,电势能减少D. 电场力做负功,电势能减少
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