【题目】 如图所示,一个小球(视为质点)从H=12 m高处,由静止开始沿光滑弯曲轨道AB,进入半径R=4 m的竖直圆环内侧,且与圆环的动摩擦因数处处相等,当到达圆环顶点C时,刚好对轨道压力为零;然后沿CB圆弧滑下,进入光滑弧形轨道BD,到达高度为h的D点时速度为零,则h的值可能为
A.10 mB.9.5 mC.8.5 mD.8 m
【答案】BC
【解析】
试题小球到达环顶C时,刚好对轨道压力为零,在C点,由重力充当向心力,则
根据牛顿第二定律得:,因R=4m,小球在C点时的动能为
以B点为零势能面,小球重力势能Ep=2mgR=8mg.开始小球从H="12m" 高处,由静止开始通过光滑弧形轨道AB,因此在小球上升到顶点时,根据动能定理得:
所以摩擦力做功Wf=2mg,此时机械能等于10mg,之后小球沿轨道下滑,由于机械能有损失,所以下滑速度比上升速度小,因此对轨道压力变小,所受摩擦力变小,所以下滑时,摩擦力做功大小小于2mg,机械能有损失,到达底端时小于10mg;此时小球机械能大于10mg-2mg=8mg,而小于10mg,所以进入光滑弧形轨道BD时,小球机械能的范围为,8mg<Ep<10mg,所以高度范围为8m<h<10m,故BC正确.
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【题目】在光滑水平地面上有xOy坐标系,质量m=100g的质点以速度v0=10m/s沿x轴正方向运动,通过坐标原点O时受到与y轴平行的力F=1N,F大小保持不变。
(1)F沿y轴正方向作用2s后立即变为沿y轴负方向,求t=3s时质点速度的大小和方向;
(2)F沿y轴正方向作用1s后立即变为沿y轴负方向,又作用1s后立即变为沿y轴正方向,求t=3s时质点的位置坐标。
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【题目】如图所示,半径为R的半圆形区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度大小为B,圆弧上P点与圆心O的连线垂直于直径MN,P点放置一粒子源,其向纸面内各个方向均匀发射两种原子核、,的速率为v, 的速率为 ,沿PO方向发射的恰好从N点离开磁场,忽略原子核间的相互作用及原子核的重力,取sin53°=0.8,cos53°=0.6。
(1)求原子核的比荷 (用B、v、R表示)及其从P点到边界MN的最短时间;
(2)其中一原子核的轨迹恰能与ON的中点A相切,求粒子的质量数a;
(3)在直径MN上安装金属板,并与电阻r串联后接地,带正电的原子核到达金属板后被吸收形成电流。已知粒子源P单位时间内发射n个粒子,其中占40%,占60%,求稳定后通过电阻r的电流大小。(已知电子的电荷量为e)
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【题目】如图所示,圆形区域直径MN上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场,下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小相同。现有两个比荷相同的带电粒子a、b,分别以v1、v2的速度沿图示方向垂直磁场方向从M点入射,最终都从N点离开磁场,则( )
A.粒子a、b可能带异种电荷
B.粒子a、b一定带同种电荷
C.v1:v2可能为2:1
D.v1:v2只能为1:1
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【题目】如图所示,在直角坐标系xOy平面内存在一带电量为Q的正点电荷(图中未画出),坐标轴上有A、B、C三点,OA=OB=BC=a,其中A点和B点的电势相等,O点和C点的电势相等,静电力常量为k,则
A. 点电荷位于O点处
B. O点电势比A点电势高
C. C点处的电场强度大小为
D. 将正试探电荷从A点沿直线移动到C点,电势能一直减小
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【题目】如图所示,光滑曲面与长度L=1m的水平传送带BC平滑连接,传送带以v=1m/s的速度运行。质量m1=1kg的物块甲(可视为质点)从曲面上高h=1m的A点由静止释放,物块甲与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2。传送带右侧光滑水平地面上有一个四分之一光滑圆轨道状物体乙,物体乙的质量m2=3kg,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)甲第一次运动到C点的速度大小
(2)甲第二次运动到C点的速度大小
(3)甲第二次到C点后,经多长时间再次到达C点
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【题目】如图,条形磁铁放在光滑斜面上,用平行于斜面的轻弹簧拉住处于静止状态。图中圆圈为垂直纸面放置的直导线的横截面,当导线中无电流时,磁铁对斜面的压力为FN1;当导线中有电流通过时,磁铁对斜面的压力为FN2,下列说法正确的是( )
A.若导线位于图中1位置且电流方向向外,则FN1>FN2
B.若导线位于图中1位置且电流方向向里,则弹簧伸长量增大
C.若导线位于图中2位置且弹簧伸长量增大,则导线中电流方向向里
D.若导线位于图中2位置且弹簧伸长量增大,则FN1>FN2
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【题目】如图所示,在与水平面成θ=30°的斜面上固定两根等长的光滑直导轨AB、CD,其下端A、C的间距为L,在其上端交点处接入一阻值为R的电阻(视为质点),整个装置置于一磁感应强度大小为B、方向垂直斜面向下的匀强磁场(图中未画出)中。现让一长度也为L的导体棒从AC处以初速度v0沿垂直AC的方向向上运动,到AB、CD的中点处时恰好停下,且在此过程中电阻上产生的焦耳热为导体棒初动能的一半。已知导体棒的质量为m,导体棒和导轨阻值均可忽略,重力加速度为g,求:
(1)导体棒刚开始运动时,电阻上消耗的电功率;
(2)导体棒运动过程中,通过电阻的电荷量。
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【题目】某同学要测定一电源的电动势E和内阻r,实验器材有:一只DIS电流传感器(可视为理想电流表,测得的电流用I表示),一只电阻箱(阻值用R表示),一只开关和导线若干。该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据。
(1)该同学设计实验的原理表达式是E=________(用r、I、R表示)。
(2)该同学在闭合开关之前,应先将电阻箱调到________(选填“最大值”“最小值”或“任意值”),实验过程中,将电阻箱调至如图乙所示位置,则此时电阻箱接入电路的阻值为________Ω。
(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的-R图象,则由图象可求得,该电源的电动势E=______V,内阻r=________Ω。(结果均保留两位有效数字)
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