【题目】在竖直平面内有与平面平行的匀强电场,一质量为m、带电量为+q的小球从竖直平面的坐标原点O处以某一速度抛出,已知小球经y轴上的某点P点时速度最小,小球经Q点时速度大小与O点的速度大小相同,且xQ=d,yQ=d,如图所示。已知重力加速度为g,求:
(1)电场强度的最小值
(2)若电场强度为(1)中所求的值,则
①小球从O点抛出时的初速度的大小
②小球再次经过x轴的坐标。
【答案】(1)q,方向沿OQ方向 (2)①
②3d
【解析】试题分析:由于小球在O、Q两点的速度大小相等,则小球所受重力和电场力的合力F的方向应与OQ垂直,根据平衡条件可得电场强度的最小值;当E取最小值时,合力,小球运动过程中的加速度为
方向与y轴负方向成450角,由于小球在P点速度最小,根据运动学公式即可求得小球从O点抛出时的初速度的大小;画出轨迹根据平抛运动公式和几何关系即可求出小球再次经过x轴的坐标。
(1)由于小球在O、Q两点的速度大小相等,则小球所受重力和电场力的合力F的方向应与OQ垂直,又OQ与x轴的夹角tanθ=1,即θ=450,所以合力与y轴负方向的夹角为θ,如图所示:
有qE=mgcos450,
解得: ,方向沿OQ方向
(2) ①当E取最小值时,合力,小球运动过程中的加速度为
方向与y轴负方向成450角,由于小球在P点速度最小,则P点O、Q两点对称,易得P点坐标为(0,d)。在P点,小球速度方向应沿OQ方向,设P点的速度为v,
易得:
解得: ,
在O点的速度v0应有:
解得:
②设小球运动轨迹与x轴交点为R,小球从P到R做类平抛运动,设PMS交x轴为N,RS与PS垂直,
有
位移关系为:
根据几何关系有:
解得:
所以:
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【题目】如图,内径均匀的弯曲玻璃管 ABCDE两端开口,AB、CD段竖直,BC、DE段水平,AB=120cm,BC=40cm,CD=50cm,DE=60cm。在水平段DE内有一长10cm的水银柱,其左端距D点10cm。在环境温度为300K时,保持BC段水平,将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银糟中,使A端在水银面下10cm。已知大气压为75cmHg且保持不变。
①若环境温度缓慢升高,求温度升高到多少K时,水银柱刚好全部溢出
②若环境温度缓慢降低,求温度降低到多少K时,水银柱刚好全部进入CD段
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【题目】如图,一列简谐横波沿x轴方向传播。实线为t=0时的波形图,此时x=4m的质点M速度方向沿y轴正方向。虚线为t=0.6s时的波形图。关于该简谐波,下列说法正确的是_________。
A.这列波的波长是10m
B.这列波沿着x轴正方向传播
C.该简谐波的最小频率为1.25Hz
D.该简谐波的最小传播速度为10m/s
E.t=0.8s时,质点M可能会到达x=0的位置
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【题目】如图所示,质量为M=3.0kg的小车以v0=1.0m/s的速度在光滑的水平面上向左运动,车上AD部分是表面粗糙的水平轨道,DC部分是光滑的1/4圆弧,整个轨道由绝缘材料制成,小车所在空间内有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,电场强度E=40N/C,磁感应强度B=2.0T。现有一质量为m=1.0kg、电荷量为q=-1.0×10-2C的滑块以u=8m/s的水平速度向右冲上小车,当滑块通过D点时速度为v1=5.0m/s(滑块可视为质点,g取10 m/s2),求:
(1)滑块从A到D的过程中,小车、滑块组成的系统损失的机械能;
(2)如果圆弧轨道半径R=1.0m,求滑块刚过D点时对轨道的压力;
(3)若滑块通过D点时,立即撤去磁场,要使滑块不冲出圆弧轨道,求此圆弧的最小半径。
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【题目】(题文)央视《是真的吗》节目做了如下实验:用裸露的铜导线绕制成一根无限长螺旋管,将螺旋管放在水平桌面上,用一节干电池和两磁铁制成一个“小车”,两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上,只要将这辆小车推入螺旋管中,小车就会加速运动起来,如图所示。关于小车的运动,以下说法正确的是:( )
A. 将小车上某一磁铁改为S极与电池粘连,小车仍能加速运动,
B. 将小车上两磁铁均改为S极与电池粘连,小车的加速度方向不发生改变
C. 图中小车加速度方向向右
D. 图中小车加速度方向向左
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【题目】2017年6月19日,我国在西昌卫星发射中心发射“中星9A”广播电视直播卫星,按预定计划,“中星9A”应该首先被送入近地点约为200公里,远地点约为3.6万公里的转移轨道Ⅱ(椭圆),然后通过在远地点变轨,最终进入地球同步轨道Ⅲ(圆形)。但是由于火箭故障,卫星实际入轨后初始轨道Ⅰ远地点只有1.6万公里。科技人员没有放弃,通过精心操作,利用卫星自带燃料在近地点点火,尽量抬高远地点的高度,经过10次轨道调整,终于在7月5日成功定点于预定轨道.下列说法正确的是( )
A. 失利原因可能是发射速度没有达到7.9km/s
B. 卫星从轨道Ⅰ的P点进入轨道Ⅱ后机械能增加
C. 卫星在轨道Ⅲ经过Q点时和在轨道Ⅱ经过Q点时的速度相同
D. 卫星在轨道Ⅱ由P点向Q点运行时处于超重状态
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【题目】某同学要测量一个改装后的电压表Vx的量程和内阻,实验过程如下:
(1)先用多用电表粗测电压表的内阻和量程,实验中多用电表红表笔应与电压表_____(填“正”或“负”)接线柱相连;若已知多用电表内电源电动势为9V,所用档位为“×1K”档,调零后测量,指针位置如图所示.此时电压表指针指在表盘的四分之三刻度处.则所测电压表内阻约为___________,量程为____________.
(2)若电压表量程为(1)问中所测数值,则为了精确测量其内阻,现提供以下器材:
待测电压表Vx
电流表A(量程0.6A,内阻约为3Ω)
电压表V(量程l0V,内阻约为30kΩ)
定值电阻R0(阻值为10kΩ)
滑动变阻器R1(最大阻值为5Ω,额定电流为1A)
滑动变阻器R2(最大阻值为100Ω,额定电流为lA)
电源E(电动势为15V,内阻约为1Ω)
开关和导线若干
①本实验中应选择的滑动变阻器为___________.(填器材对应的符号)
②为了较精确的测量电压表内阻,则测量电路应该选择如下电路中的________.
③写出电压表内阻测量值的表达式Rv=_________.
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【题目】如图所示,绝缘圆筒内有垂直纸面向里的匀强磁场,两带异种电荷的带电微粒分别从小孔P以等大速率射向圆心0,微粒与筒壁的碰撞是弹性碰撞,最终两微粒都从小孔P射出磁场,正、负电荷与筒壁分别碰撞了3次和2次(不考虑微粒的重力)。则正、负微粒( )
A. 与筒壁的碰撞都是垂直碰撞
B. 在磁场中运动轨迹的半径之比是 :1
C. 在磁场中运动时间之比是2:
D. 比荷之比为:2
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【题目】如图所示,在直角坐标系xOy的第一、四象限区域内存在两个有界的匀强磁场;垂直纸面向外的匀强磁场I、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ,O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点,OM=MP=L,在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场.一质量为m带电荷量为+q的带电粒子从电场中坐标为(-2L,-L)的点以速度沿+x方向射出,恰好经过原点O处射入磁场Ⅰ又从M点射出磁场Ⅰ(粒子的重力忽略不计).
(1)求第三象限匀强电场场强E的大小;
(2)求磁场Ⅰ的磁感应强度B的大小;
(3)如果带电粒子能再次回到原点O,问磁场Ⅱ的宽度至少为多少?
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