【题目】如图所示,光滑的圆弧轨道竖直放置,底端与光滑的水平轨道相接,质量为的小球B静止在光滑水平轨道上,其左侧连接了一轻质弹簧,质量为的小球A从D点以速度向右运动,试求:
(1)小球A撞击轻质弹簧的过程中,弹簧弹性势能的最大值;
(2)要使小球A与小球B能发生二次碰撞, 与应满足什么关系.
【答案】(1),(2).
【解析】试题分析:小球A撞击轻质弹簧的过程中,当两球速度相等时,弹簧的弹性势能最大,由动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出弹簧的最大弹性势能;两球分开后,若A球的速度大于B球的速度时,两球可以第二次相碰,由动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出两球发生第二次相碰的条件。
(1)小球A撞击轻质弹簧的过程中,当A、B两球速度相同时,弹簧的弹性势能最大,设共同速度为v,取向右为正方向,根据动量守恒定律有:
根据机械能守恒定律有:
联立解得弹簧弹性势能的最大值为:
(2)设A、B与弹簧分离后的速度分别为v1和v2
根据动量守恒定律有:
根据机械能守恒定律有:
联立解得: ,
要使A、B两球能发生二次碰撞,必须满足|v1|>v2
则有:
解得: ,(m1+m2<0不符合事实,舍去)
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【题目】目前有一种磁强计,用于测定地磁场的磁感应强度。磁强计的原理如下图所示,电路有一段金属导体,它的横截面是宽为a、高为b的长方形,放在沿y轴正方向的匀强磁场中,导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流。已知金属导体单位体积中的自由电子数为n,电子电荷量为e,金属导电过程中,自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触,用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U。则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为
A. ,M正、N负 B. ,M负、N正
C. ,M负、N正 D. ,M正、N负
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【题目】半导体二极管具有电流单向导通性,是常用的物理元器件之一.二极管的内部的核心结构为结.如图甲所示,在半导体材料中的结中堆积着正、负电荷,其中正电荷均匀分布在区,负电荷均匀分布在区,两区总电荷量相等.理论计算表明从区至区,沿轴方向电场强度大小为图乙所表示图线,图中所标注的、、三个量为已知量.一带量为,质量为的带电粒子从点自由释放,沿直线穿过结,粒子初速度为.请利用你所学过的物理知识和方法解决下列问题.
(1)请在图丙的坐标系中定性画出粒子沿直线穿过结过程中的加速度随位置变化的图线(图线).
(2)求带电粒子到达点时的速度大小.
(3)点电势为,求直线上区间内坐标为的点电的表达式,及坐标为的点电势的表达式.
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【题目】某同学设计的可调电源电路如图甲所示,R0为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片,闭合电键S.
(1)用电压表测量A、B两端的电压:将电压表调零,选择0~3 V挡,示数如图乙所示,电压值为________V.
(2)在接通外电路之前,为了保证外电路的安全,滑片P应先置于________端.(填“A”或“B”)
(3)要使输出电压U变大,滑片P应向________端滑动.(填“A”或“B”)
(4)若电源电路中不接入R0,则在使用过程中,存在________的风险.(填“断路”“短路”)
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【题目】近年来,智能手机的普及使“低头族”应运而生。当人体直立时,颈椎所承受的压力等于头部的重力;但当低头时,颈椎受到的压力会随之变化。现将人体头颈部简化为如图模型:头部看成点质点P,颈椎看成可绕O点自由转动的轻杆OP,头部在沿OP方向的支持力和沿PS方向肌肉拉力的作用下处于静止。当低头时,颈椎OP与竖直方向的夹角为,SP与竖直方向的夹角为,此时颈椎受到到的压力约为直立时颈椎受到压力的( )
A. 3.3倍
B. 2.8倍
C. 1.7倍
D. 1.2倍
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【题目】某物理兴趣小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,步骤如下:
A.用天平测出滑块A、B的质量分别为和;
B.安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
C.向气垫导轨通入压缩空气;
D.把A、B两滑块放到导轨上,并给他们一个初速度,同时开始闪光照相,闪光的时间间隔设定为。照片如图该组同学结合实验过程和图象分析知:该图象是闪光4次摄得的照片,在这4次闪光的瞬间,A、B两滑块均在刻度范围内:第一次闪光时,滑块B恰好通过处,滑块A恰好通过处;碰撞后有一个物体处于静止状态。
(1)以上情况说明两滑块的碰撞发生在第一次闪光后__________ ;
(2)设向右为正方向,试分析碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是_____ ,碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和是_____ ,以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是_____________________。
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【题目】如图甲所示,在竖直方向的磁场中,水平放置一个单匝金属环形线圈,线圈所围面积为0.1m2,线圈电阻为1Ω,磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示,规定竖直向上为磁场的正方形,从上往下看顺时针方向为线圈中感应电流i的正方向,则
A. 2.5s时i改变方向
B. 0.5si的方向为正方向
C. 第3s内i的大小为0.04A
D. 第1s内线圈的发热功率最大
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【题目】如图所示,A、B为两个验电器,在B上装有一个几乎封闭的空心金属球C(仅在上端开有小孔),最初B和C带电,A不带电。D是带有绝缘柄的金属小球。某同学利用这些器材完成了下面实验:使不带电的D先跟C的外部接触,再让D跟A的金属球接触,这样操作若干次,发现A的箔片张开;而让不带电的D先跟C的内部接触,再让D跟A的金属球接触,这样操作若干次,发现A的箔片始终不张开。通过以上实验,能直接得到的结论是( )
A. 电荷分布在C的外表面 B. 电荷在C的表面均匀分布
C. 带电的C是一个等势体 D. 电荷总量是守恒的
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【题目】美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,解决了粒子的加速问题.回旋加速器的工作原理如图所示:真空容器D形盒放在与盒面垂直的匀强磁场B中.两盒间狭缝间距很小,粒子从粒子源A处(D形盒圆心)以零初速度进入加速电场.D形盒半径为R,粒子质量为m、电荷量为+q,加速器接一定频率高频交流电源U.若不考虑相对论效应、粒子所受重力和带电粒子穿过狭缝的时间.下列论述错误的是
A. 交流电源的频率可以任意调节不受其他条件的限制
B. 增大电压U,粒子被加速后获得的最大动能增大
C. 增大磁场强度B,粒子被加速后获得的最大动能增大
D. 增大U或B,粒子在D型盒内运动的总时间t 都减少
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