从空中同一点O.沿同一条水平直线.同时向相反方向.分别以初速度v1和v2抛出两个小球.试问:经过多少时间.两个小球的瞬时速度方向间的夹角恰好为90°? [解析]设经过时间t.两个小球分别达到A点和B点.由于两个小球抛出后竖直方向上的分运动都是自由落体运动.所以A.B点处在同一水平线上,作vA.vB的矢量图.根据第3题可知.vA.vB的反向延长线必相交于过O点的竖直线上的O'点.且OO'=OD. 设vA.vB互相垂直.vA.vB与竖直方向的夹角分别为α和β.即α+β=90°.则图3-3中两个画有阴影线的直角三角形相似.由此可得 即 .可见,两个小球抛出后.过时间 .它们的瞬时速度方向恰好互相垂直. 小结 1.通过上述五道例题的研究.可以看出下列诊断是正确的.有的甚至可以认为是“定理 . (1)只要知道平抛物体的初速度.就能求得抛出后任意时刻物体的瞬时速度的大小和方向.也能计算抛出后任意一段时间内物体的位移大小和方向.还能知道任意时刻物体的位置.--反过来也行.如例1中.知道平抛物体在抛出后的第2s内的位移大小.就能求:初速度.任意时刻的瞬时速度.任意一段时间内的位移从同一高度平抛出去的物体.其水平射程(s)与初速度(v0)成正比.以相等的初速度平抛出去的物体.其水平射程的平方与抛出点的高度成正比. (3)以不同的初速度.从倾角为θ的斜面上沿水平方向抛出的物体.落向斜面前的瞬时速度与斜面之间的夹角α与初速度大小无关.是一个恒定的值.且tan从倾角为θ的斜面上平抛出去的物体.如果初始动能为Ek0.则物体落向斜面前的动能Ek1=(1+4tan2θ)Ek0,运动过程中物体的动能增量为ΔEk=4tan2θEk0. -- 2.提出上述各点.特别是.不是要求牢记这些结论.而是要掌握研究问题的方法.只要掌握了研究问题的方法.自己就能通过推导.得到更多有意义的结论. 例2.从倾角为θ的斜面上的A点.以初速度v0.沿水平方向抛出一个小球.落在斜面上B点. (1)小球从A到B运动多少时间? (2)小球从A到B的运动过程中.何时与斜面距离最大?最大距离多大? 思维过程 (1)设小球由A到B运动时间t.则 得 t=2v0tanθ/g (2)将v0和重力加速度g.沿平行于斜面的方向和垂直于斜面的方向分解,则小球的平抛运动.可以看作是平行于斜面方向上初速度为v0cosθ.加速度为gsinθ的匀加速运动.与垂直于斜面方向上初速度为v0sinθ.加速度为 -gcosθ的匀减速运动的合运动. 设时刻t'小球与斜面距离最大.显然 . 最大距离为 误区点拨 小球与斜面距离最大的点特征是v的方向与斜面平行. 思维迁移 平抛运动可以看成一般是看成水平和竖直两个方向的分运动合成.但是也可以按照其它方向分解.选择合适的分运动是非常关键的. 变式题 如右图所示.光滑斜面长为a.宽为b.倾角为θ.一物块沿斜面左上方顶点P水平射入.而从右下方顶点Q离开斜面.求入射初速度. 解析:物体在平滑斜面上只受重力和支持力.合外力F=mg·sinθ.方向沿斜面向下. 根据牛顿第二定律 mg·sinθ=ma加 其加速度a加=g·sinθ 物体在斜面上有一沿斜面向下的加速度a加.初速度方向与a加垂直.所以物体在水平方向是以速度v0做匀速运动.并沿斜面向下做初速度为零的匀加速运动. 在水平方向的位移a=v0·t 沿斜面向下的位移 解得 小结 1.对于“平抛运动 .你可以相对于地面.把它看作是水平方向上的匀速运动与竖直方向上的自由落体运动的合运动,你也可以相对斜面.把它看作是平行于斜面的.初速度为v0cosθ.加速度为gcosθ的匀加速运动.与垂直于斜面.初速度为v0sinθ.加速度为-gsinθ的匀减速运动的合运动,以后如有必要.你还可以有其它的分析方法.这就是物理思想.是物理学研究方法的基础和出发点.深刻理解物理思想.是掌握研究方法的关键. 2.对平抛运动之所以有各种不同的分析方法.是由力与运动的矢量特性决定的.在研究具体的实际例题中.应注意研究矢量变化规律的特殊性. 3.如果物体的合理不是重力.但是也是恒力.那么它将做类平抛运动.在与初速度垂直方向上的分运动是初速度为零的匀加速度直线运动.带电粒子在电场中运动.在符合场中的运动.有很多属于这种运动. 例3.如图1-65 所示.圆桶底面半径为R.在顶部有个入口A.在A的正下方h处有个出口B.在A处沿切线方向有一个光滑斜槽.一个小球恰能沿水平方向进入入口A后.沿光滑桶壁运动.要使小球由出口B飞出桶外.则小球进入A时速度v必须满足什么条件? 思维过程 思路一:若将圆桶横向展开并将多个这样的展面依次首尾相接.小球在此展面上的运动又可看作平抛运动. 解析一:如图1-66所示.小球从人口A处进横向展开并首尾相接的展面做平抛运动.从A到B运动的时间为 ① 沿展面的水平方向做速度为v的匀速直线运动.水平位移 s=n·2πR. ② 又有s=v·t ③ 联系①②③解得 思路二:由于桶内壁光滑.小球沿水平方向进入A后.只受到重力和桶壁对它的弹力作用.于是小球在水平方向做匀速圆周运动.在竖直方向做自由落体运动. 解析二:小球从入口A进入桶内以后.在竖直方向只受重力作用.且竖直方向初速度为零.故小球在竖直方向做自由落体运动.从A运动到B的时间为 ① 小球在水平方向以速率v做匀速圆周运动.设它从A到B共运动了n圈.则 vt=n·2πR. ② 联立①②解得 此即为小球进入A时速度v所必须满足的条件. 误区点拨 不少同学可能误认为小球只运动一圈就由A到B.因而在结果中遗漏了圈数n. 思维迁移 明确小球在水平方向做匀速运动.竖直方向自由落体是解析本题的关键.即建立起正确的物理图景. 变式题 1.竖直放置的圆筒内壁光滑.半径为R.半径远小于R的小钢球.从筒口处的A点.以沿内壁水平切线方向的初速度v开始运动.恰好从A点的正下方的B点飞出.如图1-67所示.试问圆筒高度H的可能值是什么? 答案: 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(11分)如图所示,水平放置的不带电的平行金属板p和b相距h,与图示电路相连,金属板厚度不计,忽略边缘效应。p板上表面光滑,涂有绝缘层,其上O点右侧相距h处有小孔K;b板上有小孔T,且O、T在同一条竖直线上,图示平面为竖直平面。质量为m、电荷量为- q(q > 0)的静止粒子被发射装置(图中未画出)从O点发射,沿P板上表面运动时间t后到达K孔,不与板碰撞地进入两板之间。粒子视为质点,在图示平面内运动,电荷量保持不变,不计空气阻力,重力加速度大小为g。

(1)求发射装置对粒子做的功;
(2)电路中的直流电源内阻为r,开关S接“1”位置时,进入板间的粒子落在h板上的A点,A点与过K孔竖直线的距离为l。此后将开关S接“2”位置,求阻值为R的电阻中的电流强度;
(3)若选用恰当直流电源,电路中开关S接“l”位置,使进入板间的粒子受力平衡,此时在板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场(磁感应强度B只能在0~Bm=范围内选取),使粒子恰好从b板的T孔飞出,求粒子飞出时速度方向与b板板面夹角的所有可能值(可用反三角函数表示)。

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(11分)如图所示,水平放置的不带电的平行金属板p和b相距h,与图示电路相连,金属板厚度不计,忽略边缘效应。p板上表面光滑,涂有绝缘层,其上O点右侧相距h处有小孔K;b板上有小孔T,且O、T在同一条竖直线上,图示平面为竖直平面。质量为m、电荷量为- q(q > 0)的静止粒子被发射装置(图中未画出)从O点发射,沿P板上表面运动时间t后到达K孔,不与板碰撞地进入两板之间。粒子视为质点,在图示平面内运动,电荷量保持不变,不计空气阻力,重力加速度大小为g。

(1)求发射装置对粒子做的功;
(2)电路中的直流电源内阻为r,开关S接“1”位置时,进入板间的粒子落在h板上的A点,A点与过K孔竖直线的距离为l。此后将开关S接“2”位置,求阻值为R的电阻中的电流强度;
(3)若选用恰当直流电源,电路中开关S接“l”位置,使进入板间的粒子受力平衡,此时在板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场(磁感应强度B只能在0~Bm=范围内选取),使粒子恰好从b板的T孔飞出,求粒子飞出时速度方向与b板板面夹角的所有可能值(可用反三角函数表示)。

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如图甲所示,真空中的电极K连续不断地发出电子(电子的初速度可忽略不计),经电压为U0的电场加速,加速电压U0随时间t变化的图像如图乙所示.每个电子通过加速电场的过程时间极短,可认为该过程加速电压不变.电子被加速后由小孔S穿出,沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线,从左边缘射入A、B两板间的偏转电场,A、B两板长均为L=0.20m,两板之间距离d=0.050m,A板的电势比B板的电势高U.A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P(面积足够大)之间的距离b=0.10m.荧光屏的中心点O与A、B板的中心轴线在同一水平直线上,不计电子之间的相互作用力及其所受的重力.求:

(1)假设电子能射出偏转电场,从偏转电场右端射出时,它在垂直于两板方向的偏转位移y为多少(用字母表示);

(2)要使电子都打不到荧光屏上,A、B两板间所加电压U应满足什么条件;

(3)当A、B板间所加电压U=50V时,电子打在荧光屏上距离中心点O多远的范围内.

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(18分)如图甲所示,真空中的电极K连续不断地发出电子(电子的初速度可忽略不计),经电压为U0的电场加速,加速电压U0随时间t变化的图像如图乙所示.每个电子通过加速电场的过程时间极短,可认为该过程加速电压不变.电子被加速后由小孔S穿出,沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线,从左边缘射入A、B两板间的偏转电场,A、B两板长均为L=0.20m,两板之间距离d=0.050m,A板的电势比B板的电势高U.A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P(面积足够大)之间的距离b=0.10m.荧光屏的中心点O与A、B板的中心轴线在同一水平直线上,不计电子之间的相互作用力及其所受的重力.求:

(1)假设电子能射出偏转电场,从偏转电场右端射出时,它在垂直于两板方向的偏转位移y为多少(用字母表示);

(2)要使电子都打不到荧光屏上,A、B两板间所加电压U应满足什么条件;

(3)当A、B板间所加电压U=50V时,电子打在荧光屏上距离中心点O多远的范围内.

 

 

 

 

 

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(18分)如图甲所示,真空中的电极K连续不断地发出电子(电子的初速度可忽略不计),经电压为U0的电场加速,加速电压U0随时间t变化的图像如图乙所示.每个电子通过加速电场的过程时间极短,可认为该过程加速电压不变.电子被加速后由小孔S穿出,沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线,从左边缘射入A、B两板间的偏转电场,A、B两板长均为L=0.20m,两板之间距离d=0.050m,A板的电势比B板的电势高U.A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P(面积足够大)之间的距离b=0.10m.荧光屏的中心点O与A、B板的中心轴线在同一水平直线上,不计电子之间的相互作用力及其所受的重力.求:
(1)假设电子能射出偏转电场,从偏转电场右端射出时,它在垂直于两板方向的偏转位移y为多少(用字母表示);
(2)要使电子都打不到荧光屏上,A、B两板间所加电压U应满足什么条件;
(3)当A、B板间所加电压U=50V时,电子打在荧光屏上距离中心点O多远的范围内.

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