5.一质点只受一个恒力作用,其可能的运动状态为( )
A、匀速直线运动 B、匀变速直线运动 C、匀速圆周运动 D、抛体运动
4.水平恒力F两次作用在同一物体上,使物体从静止沿力的方向发生相同位移,第一次是在光滑水平面上,第二次是在粗糙水平面上,两次力F做的功和功率的大小关系是( )
A.W1=W2;P1>P2 B.W1>W2;P1=P2
C.W1=W2;P1<P2 D.W1=W2;P1=P2
3.如图所示,两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上,使物体运动,发生一段位移后,力F1对物体做功为6J,力F2对物体做功为8J,则力F1与F2的合力对物体做功为( )
A.2J B.7J C.10J D.14J
2.一质点绕半径为r的圆做匀速圆周运动,角速度为ω,周期为T,它在T/6内的平均速度大小为( )
A.rω B.6r/T C.12rω/π D.rω/6
1、如图所示,桌面高为h,质量为m的小球从离桌面高H处自由落下,不计空气阻力,假设桌面处的重力势能为零,则小球落地前瞬间的重力势能为( )
A. -mgh B. mgH C. mg(H-h) D. -mg(H+h)
13.(14分)在电视机的设计制造过程中,考虑到地磁场对电子束偏转的影响,可采用某种技术将其消除.为确定地磁场的影响程度,需先测定地磁场的磁感应强度的大小,在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量B1和竖直向下的分量B2,其中B1在水平方向,对电子束的影响较小可忽略,B2可通过以下装置进行测量.如图甲所示,水平放置的显像管中的电子(质量为m,电荷量为e)从电子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为零),先经电压为U的电场加速,然后沿水平方向自南向北运动,最后打在距加速电场出口水平距离为L的屏上,电子束在屏上的偏移距离为d.
(1)试判断电子束偏向什么方向.
(2)求地磁场的磁感应强度的竖直分量B2.
解析:(1)利用左手定则,可知电子束向东偏转.
(2)由题意作出电子的运动轨迹如图乙所示,电子经电场加速,由动能定理得:
eU=mv2
电子在磁场中做圆周运动,利用几何知识得:
R2=(R-d)2+L2
洛伦兹力提供向心力,故有:evB2=m
解得:R=
由以上各式得:B2=.
答案:(1)向东偏转 (2)
12.(13分)如图所示,在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,有一倾角为θ且足够长的光滑绝缘斜面,磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,电场方向竖直向上.现有一质量为m、带电荷量为+q的小球静止在斜面顶端,这时小球对斜面的正压力恰好为零.若迅速把电场方向反转为竖直向下,则小球能在斜面上连续滑行多远?所用时间是多少?
解析:电场反转前有:mg=qE
电场反转后,小球先沿斜面向下做匀加速直线运动,加速度a=2gsin θ,到对斜面压力减为零时开始离开斜面,此时有:qvB=(mg+qE)cos θ
v=at
小球在斜面上滑行的距离:s=
可得:小球沿斜面滑行的距离s=
所用时间t=cot θ.
答案: cot θ
11.(13分)图示为质谱仪的示意图.速度选择器部分的匀强电场的电场强度E=1.2×105 V/m,匀强磁场的磁感应强度B1=0.6 T,偏转分离器的磁感应强度B2=0.8 T.
(1)求能沿直线通过速度选择器的粒子的速度大小v.
(2)已知质子的质量mH=1.67×10-27 kg,所带的电荷量e=1.6×10-19 C,求质子和氘核 H进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离d.
解析:(1)能沿直线通过速度选择器的粒子所受到的电场力和洛伦兹力等大、反向,即evB1=eE
解得:v== m/s=2×105 m/s.
(2)粒子进入磁场B2后做圆周运动,洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力,即
evB2=m,可得:R=
又质子的质量为mH,氘核的质量为2mH,则有:
d=×2-×2=5.2×10-3 m.
答案:(1)2×105 m/s (2)5.2×10-3 m
10.如图所示,质量为m、带电荷量为+q的滑环P套在水平放置的足够长的固定绝缘横杆上,横杆表面粗糙,整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中.现在瞬间给滑环一个水平向右的冲量I,使其向右运动(环的直径大于杆的直径,环很小,可以当成质点研究),下列判断正确的是( )
A.P环克服摩擦力做的功可能大于零而小于
B.P环克服摩擦力做的功可能为零
C.P环克服摩擦力做的功一定为
D.P环最终所受的合外力不一定为零
解析:滑环获得向右的初速度v0=,当qv0B<mg时,滑环做加速度越来越大的减速运动,直至停止,故Wf=Ek=;当qv0B>mg时,滑环先做加速度越来越小的减速运动,当速度减至v=后,将保持匀速直线运动.
答案:AB
非选择题部分共3小题,共40分.
9.如图甲所示,实线表示在竖直平面内的电场线,电场线与水平方向成α角,垂直纸面向里的匀强磁场与电场正交.现有一带电液滴沿斜向上的虚线由a至b做直线运动,直线与水平方向成β角,且α>β,则下列说法正确的是( )
A.液滴一定做匀速直线运动
B.液滴一定带正电
C.电场线的方向一定斜向上
D.液滴有可能做匀变速直线运动
解析:带电粒子在匀强磁场中
甲 乙
只受洛伦兹力作用做直线运动,且一定是匀速直线运动.液滴的受力情况如图乙所示.若洛伦兹力与图示方向相反,则无论电场力与场强方向相同还是相反,都不能使液滴平衡,故液滴一定带正电,电场线为斜向上方向.
答案:ABC
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