【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi)存在直角坐標(biāo)系xoy,第二象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E1,在第一象限內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E2=0.375N/C,在第一象限內(nèi),y=4m處有水平絕緣平臺PA,右端與半徑為R=0.4m的光滑絕緣豎直半圓弧軌道ACD平滑連接,相切于A點(diǎn),D為其最高點(diǎn)。質(zhì)量為m1=2g、帶正電q =0.1C的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從x軸上某點(diǎn)Q以與x軸負(fù)半軸成60、大小v0=10m/s的速度射入第二象限,恰好做勻速直線運(yùn)動,F(xiàn)在第二象限內(nèi)小球運(yùn)動的某段路徑上加上垂直于紙面向外的圓形邊界的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,小球經(jīng)過磁場區(qū)域后恰好水平向右運(yùn)動,垂直于y軸從點(diǎn)P0,4m)進(jìn)入第一象限,恰好與靜止放置在P點(diǎn)且可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量m2=3g、不帶電的絕緣小物塊碰撞并粘合在一起沿PA方向運(yùn)動,設(shè)碰撞過程中帶電量不變,粘合體命名為小物塊S。已知小物塊S與平臺的動摩擦因數(shù)μ0.35,平臺PA的長度L1.0m,重力加速度g=10m/s2sin37=0.6,cos37=0.8,不計(jì)空氣阻力。求:(結(jié)果可用根號表示)

1)電場強(qiáng)度E1的大;

2)小球在磁場中運(yùn)動的半徑r的大小和圓形磁場區(qū)域的最小面積;

3)小物塊S在圓弧軌道上的最大速度;小物塊S能否達(dá)到D點(diǎn),若不能,請說明理由,若能,請求出小物塊S落到平臺PA上的位置與A點(diǎn)的距離。

【答案】(1) ;(2) ;(3)x=0.53m

【解析】(1) 小球m1在第二象限做勻速直線運(yùn)動,由平衡條件有

可得電場強(qiáng)度E1的大小 ;

(2) 如圖所示,

在圓形磁場中做勻速圓周運(yùn)動,由牛頓第二定律有

可得磁場中運(yùn)動的半徑

小球m1G點(diǎn)進(jìn)入磁場,從H點(diǎn)射出磁場,

其弦長GH為最小磁場圓的直徑,

由幾何知識有其圓心角θ=120

磁場圓的最小半徑

最小面積;

(3) 小球m1和小物塊m2P處碰撞,

由動量守恒定律有

可得碰撞后小物塊S的速度

小物塊S在圓弧軌道上受電場力和重力作用的合力方向與豎直方向的夾角設(shè)為α,

,解得

過圓心作合力的平行線交圓周下方為M點(diǎn),如圖,

小物塊SM點(diǎn)有最大速度。

小物塊SPM,由動能定理有

可得小物塊S運(yùn)動過程中的最大速度

假設(shè)小物塊S能夠通過圓弧到達(dá)D點(diǎn),從PD,由動能定理有

可得小物塊SD的速度

D點(diǎn)有

可得在D點(diǎn)的軌道的支持力,故假設(shè)成立,小物塊S能到達(dá)D點(diǎn)。

小物塊SD點(diǎn)水平拋出,豎直方向做自由落體運(yùn)動,水平方向做勻減速直線運(yùn)動,

可得落點(diǎn)距A的距離

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動時的vt圖象,圖象關(guān)于圖中虛線對稱,則在0t1時間內(nèi),關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動,下列說法正確的是(  )

A. 若質(zhì)點(diǎn)能兩次到達(dá)某一位置,則兩次到達(dá)這一位置的速度大小一定相等

B. 若質(zhì)點(diǎn)只能兩次到達(dá)某一位置,則其中一次到達(dá)該位置的速度一定為零

C. 若質(zhì)點(diǎn)能三次通過某一位置,則可能三次都是加速通過該位置

D. 若質(zhì)點(diǎn)能三次通過某一位置,則可能三次都是減速通過該位置

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某小組同學(xué)用簡易裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,他們找來一塊平整且比較光滑的木板,從實(shí)驗(yàn)室借來打點(diǎn)計(jì)時器、刻度尺、小車和紙帶.他們把木板搭在臺階上.如圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材,得到如圖乙所示的一條紙帶.

(1)在驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒時,還需要測量臺階的高度h和木板的長度L,已知紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為T,根據(jù)紙帶上MN兩點(diǎn)間的數(shù)據(jù),該組同學(xué)需要驗(yàn)證的機(jī)械能守恒的表達(dá)式為______________________(用題中所給物理量的字母表示)

(2)(多選)在該實(shí)驗(yàn)中下列說法正確的是__________________

A.該實(shí)驗(yàn)中先接通電源,后釋放小車

B.由于摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響,所以把木板搭在臺階上是為了平衡摩擦

C.由于阻力的存在,該實(shí)驗(yàn)中小車增加的動能一定小于小車減少的重力勢能

D.在該實(shí)驗(yàn)中還需要用天平測量小車的質(zhì)量

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,水平地面上靜止放置著物塊BC,相l1.0 m,物塊A以速度10 m/s沿水平方向與B正碰.碰撞后AB牢固地粘在一起向右運(yùn)動,并再與C發(fā)生正碰,碰后瞬間C的速度v="2.0" m/s.已知AB的質(zhì)量均為m,C的質(zhì)量為A質(zhì)量的k倍,物塊與地面的動摩擦因數(shù)μ=0.45.(設(shè)碰撞時間很短,g10 m/s2

1)計(jì)算與C碰撞前瞬間AB的速度;

2)根據(jù)ABC的碰撞過程分析k的取值范圍,并討論與C碰撞后AB的可能運(yùn)動方向.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為M、半徑RABC凹槽(為光滑圓槽的一部分)靜止在光滑水平面上,B為最低點(diǎn),BC圓弧,OA與豎直方向夾角,其右側(cè)緊貼豎直墻壁PQ一質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從D處水平拋出,同時將ABC凹槽鎖定在地面上,小物塊恰好從A點(diǎn)無碰撞的射入凹槽 ,當(dāng)其到達(dá)B點(diǎn)時解除鎖定,小物塊剛好能達(dá)到C點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。則下列說法正確的是

A. D點(diǎn)拋出的初速度為;D點(diǎn)距A點(diǎn)高度差

B. 小球第一次過B點(diǎn)時對槽底的壓力大小為2mg

C. 小球從C點(diǎn)到B點(diǎn)過程中,豎直墻壁對槽的沖量為,方向水平向左

D. 小球從C BA運(yùn)動的過程中,以小球、槽ABC作為一個系統(tǒng),機(jī)械能守恒、動量守恒。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,電路中電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,C為電容器,L為小燈泡,R為定值電阻,閉合電鍵,小燈泡能正常發(fā)光現(xiàn)將滑動變阻器滑片向左滑動一段距離,滑動前后理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為U1U2、U3,理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值為I,則( )

A. 電源的輸出功率一定增大

B. 燈泡亮度逐漸變暗

C. 、均保持不變

D. 當(dāng)電路穩(wěn)定后,斷開電鍵,小燈泡立刻熄滅

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy,在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場,方向沿y軸正方向;在第Ⅳ象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,方向垂直于xOy平面向里,正三角形邊長為L,且ab邊與y軸平行.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子,從y軸上的P(0, )點(diǎn),以大小為的速度沿x軸正方向射入電場,通過電場后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限,又經(jīng)過磁場從y軸上的某點(diǎn)進(jìn)入第Ⅲ象限,且速度與y軸負(fù)方向成角,不計(jì)粒子所受的重力.求:

1電場強(qiáng)度E的大;

2粒子到達(dá)a點(diǎn)時速度的大小和方向;

3abc區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值,并求粒子從P點(diǎn)到離開第Ⅳ象限所經(jīng)歷的時間。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,弧形軌道固定于足夠長的水平軌道上,弧形軌道與水平軌道平滑連接,水平軌道上靜置一小球BC,小球A從弧形軌道上離地面高h處由靜止釋放。,小球A沿軌道下滑后與小球B發(fā)生彈性正碰,碰后小球A被彈回,B球與C球碰撞后粘在一起,A球彈同后再從弧形軌道上滾下,已知所有接觸面均光滑,A、C兩球的質(zhì)量相等,B球的質(zhì)量為A球質(zhì)量的2倍,如果讓小球Ah=0.2m處靜止釋放,則下列說法正確的是(重力加速度為g=10m/s2)( )

A. A球從h處由靜止釋放則最后不會與B球再相碰

B. A球從h處由靜止釋放則最后會與B球再相碰

C. A球從h=0.2m處由靜止釋放則C球的最后速度為

D. A球從h=0.2m處由靜止釋放則C球的最后速度為

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t=0時刻開始受到水平力的作用。力的大小F與時間t的關(guān)系如圖所示,力的方向保持不變,則

A. 3t0時刻的瞬時功率為

B. 3 t0時刻的瞬時功率為

C. t=03t0這段時間內(nèi),水平力的平均功率為

D. t=03t0這段時間內(nèi),水平力的平均功率為

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案