5.(09·四川·25) (20分)如图所示,轻弹簧一端连于固定点O,可在竖直平面内自由转动,另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q=0.2 C.将弹簧拉至水平后,以初速度V0=20 m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平,其大小V=15 m/s.若O、O1相距R=1.5 m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间,小球P脱离弹簧,小球N脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的弱强磁场。此后,小球P在竖直平面内做半径r=0.5 m的圆周运动。小球P、N均可视为质点,小球P的电荷量保持不变,不计空气阻力,取g=10 m/s2。那么,
(1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹力做功为多少?
(2)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。
(3)若题中各量为变量,在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示,其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。
解析:(1)设弹簧的弹力做功为W,有:
①
代入数据,得:W=J ②
(2)由题给条件知,N碰后作平抛运动,P所受电场力和重力平衡,P带正电荷。设P、N碰后的速度大小分别为v1和V,并令水平向右为正方向,有: ③
而: ④
若P、N碰后速度同向时,计算可得V<v1,这种碰撞不能实现。P、N碰后瞬时必为反向运动。有: ⑤
P、N速度相同时,N经过的时间为,P经过的时间为。设此时N的速度V1的方向与水平方向的夹角为,有:
⑥
⑦
代入数据,得: ⑧
对小球P,其圆周运动的周期为T,有:
⑨
经计算得: <T,
P经过时,对应的圆心角为,有: ⑩
当B的方向垂直纸面朝外时,P、N的速度相同,如图可知,有:
联立相关方程得:
比较得, ,在此情况下,P、N的速度在同一时刻不可能相同。
当B的方向垂直纸面朝里时,P、N的速度相同,同样由图,有: ,
同上得: ,
比较得, ,在此情况下,P、N的速度在同一时刻也不可能相同。
(3)当B的方向垂直纸面朝外时,设在t时刻P、N的速度相同,,
再联立④⑦⑨⑩解得:
当B的方向垂直纸面朝里时,设在t时刻P、N的速度相同,
同理得: ,
考虑圆周运动的周期性,有:
(给定的B、q、r、m、等物理量决定n的取值)
4.(09·福建·20)(15分)如图所示,射击枪水平放置,射击枪与目标靶中心位于离地面足够高的同一水平线上,枪口与目标靶之间的距离s=100 m,子弹射出的水平速度v=200m/s,子弹从枪口射出的瞬间目标靶由静止开始释放,不计空气阻力,取重力加速度g为10 m/s2,求:
(1)从子弹由枪口射出开始计时,经多长时间子弹击中目标靶?
(2)目标靶由静止开始释放到被子弹击中,下落的距离h为多少?
答案:(1)0.5s(2)1.25m
解析:本题考查的平抛运动的知识。
(1)子弹做平抛运动,它在水平方向的分运动是匀速直线运动,设子弹经t时间集中目标靶,则
t=
代入数据得
t=0.5s
(2)目标靶做自由落体运动,则h=
代入数据得 h=1.25m
3.(09·天津·11) (18分)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为.不计空气阻力,重力加速度为g,求
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;
(3)A点到x轴的高度h.
答案:(1),方向竖直向上 (2) (3)
解析:本题考查平抛运动和带电小球在复合场中的运动。
(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡(恒力不能充当圆周运动的
向心力),有
①
②
重力的方向竖直向下,电场力方向只能向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上。
(2)小球做匀速圆周运动,O′为圆心,MN为弦长,,如图所示。设半径为r,由几何关系知
③
小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力白日提供,设小球做圆周运动的速率为v,有
④
由速度的合成与分解知
⑤
由③④⑤式得
⑥
(3)设小球到M点时的竖直分速度为vy,它与水平分速度的关系为
⑦
由匀变速直线运动规律
⑧
由⑥⑦⑧式得
⑨
2.(09·广东理科基础·7)滑雪运动员以20m/s的速度从一平台水平飞出,落地点与飞出点的高度差3.2m。不计空气阻力,g取10m/s2。运动员飞过的水平距离为s,所用时间为t,则下列结果正确的是 ( B )
A.s=16m,t=0.50s
B.s=16m,t=0.80s
C.s=20m,t=0.50s
D.s=20m,t=0.80s
解析:做平抛运动的物体运动时间由高度决定,根据竖直方向做自由落体运动得。根据水平方向做匀速直线运动可知,B正确。
两年高考·精选(2008-2009)
考点1 曲线运动、平抛运动
1.(09·上海·43)右图为一种早期的自行车,这种下带链条传动的自行车前轮的直径很大,这样的设计在当时主要是为了 ( A )
A.提高速度
B.提高稳定性
C.骑行方便
D.减小阻力
[答案]A
[解析]这种老式不带链条的自行车,驱动轮在前轮,人蹬车的角速度一定的情况下,线速度,可见自行车的速度就很大,所以A正确。
9.已知(1)烯烃经臭氧氧化,再用Zn与水还原可得含羰基的化合物,例
(2)酰卤极易与水反应,如:
某高分子化合物(C4H5Cl)n能够发生如下反应:
(1)写出A、E的结构简式:A E 。
(2)写出B转化为C的化学方程式:
。
(3)写出C转化为D的化学方程式:
。
8.现有只含C、H、O的化合物A~E,其中A为饱和多元醇,其它有关信息已注明在下图的方框内。
回答下列问题:
(1) A的分子式为 。
(2) 写出下列物质的结构简式:B ;D 。
(3) 写出下列反应的化学方程式和反应类型(括号内):
A→C: ,( );
A→E: ,( )。
(4) 工业上可通过油脂的皂化反应得到A,分离皂化反应产物的基本操作是 。
D.奥赛一瞥
7.化合物C和E都是医用功能高分子材料,且有相同的元素百分组成,均可由化合物A(C4H8O3)制得,如下图所示,B和D互为同分异构体。
试写出:化学方程式A→D ,
B→C ,反应类型A→B ,B→C A→E ,A的结构简式的同分异构体(同类别且有支链)的结构简式 及 。
C.能力训练
6.某课外活动小组对甲酸(HCOOH)作了如下的实验,以验证其含有醛基,并考察其化学性质,首先做了银镜反应.
(A)进行银镜反应前,必须在其中加入一定量的________,因为________.
(B)甲酸进行银镜反应的化学方程式_____________________________.
(C)某同学很成功的做了银镜反应,他肯定没有进行的操作___(写字母):
A.洁净的试管;
B.浓度为2%的NH3·H2O中滴入稍过量的浓度为2%的硝酸银;
C.前几天配制好的银氨溶液;
D.银氨溶液里加入稍过量的甲酸;
E.小火对试管直接加热;
F.应过程中,振荡试管使之充分反应.
然后,同学们对甲酸与甲醇进行了酯化反应的研究:
(D)乙装置中长导管A的作用是_________________。
(E)写出甲酸和甲醇进行酯化反应的化学方程式___________。
(F)选择甲装置还是乙装置好?________,原因是___________。
(G)实验过程中选用的药品及试剂有:浓H2SO4、甲醇、甲酸还有________、_______两种必备用品(H)一同学用装有饱和氢氧化钠的三颈瓶接收甲酸甲酯,几乎没有收集到产物,请给予合理的解释 。
5.乙二酸,又称草酸,通常在空气中易被氧化变质,而其两分子结晶水(H2C2O4·2H2O)却能在空气中稳定存在.在分析化学中常用H2C2O4·2H2O做KMnO4的滴定剂,下列关于H2C2O4的说法正确的是
A.草酸是二元强酸,其电离方程式为H2C2O4=2H++C2O42-
B.草酸滴定KMnO4属于中和滴定,可用石蕊做指示剂
C.乙二酸可通过乙烯经过加成、水解、氧化再氧化制得
D.将乙二酸滴加到浓H2SO4上使之脱水分解,分解产物是CO2和H2O
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