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简答题

将带电平行板电容器竖直安放,如图所示,两板间距d=0.1m,电势差U=1000V.现从平行板上A处以vA=3m/s的速度水平向左射入一带正电小球(已知小球的带电荷量q=10-7C、质量m=0.02g),经一段时间后发现小球打在A点正下方的B处,

(1)小球在极板间做什么运动?试画出轨迹图.

(2)该运动可分解为水平方向的什么运动和竖直方向的什么运动?

(3)求A、B间的距离SAB.(g取10m/s2

正确答案

(1)小球m在A处以vA水平射入匀强电场后,受到重力和电场力,合力一定,而且合力与初速度不在同一直线上,则小球做匀变速曲线运动.其运动轨迹如图所示.

(2)把小球的曲线运动沿水平和竖直方向进行分解.在水平方向上,小球有初速度vA,受恒定的电场力qE作用,做匀变速直线运动,且由qU>mvA2知,小球不会到达左极板处.在竖直方向上,小球做自由落体运动.两个分运动的运动时间相等,设为t,则

在水平方向上:

  E==V/m=104 V/m

则其加速度大小为:a水平==m/s2=50m/s2,则t==s=0.12s

在竖直方向上:sAB=gt2

联立以上四式求解得:sAB=7.2×10-2 m.

答:(1)小球在极板间做匀变速曲线运动运动,画出轨迹图如图.

(2)该运动可分解为水平方向的匀变速直线运动运动和竖直方向的自由落体运动.

(3)A、B间的距离SAB为7.2×10-2 m.

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简答题

如图所示,质量和电量分别为m、e的带电粒子在t=0时,以初速度V0射入两平行极板之间,所加的电压大小为U0,方向按如图所示的规律变化,极板长为L,两板间的距离为d,要使粒子平行极板射出电场,则

(1)交变电压的周期T满足什么条件;

(2)若带电粒子刚好从极板右边缘射出,电压U0满足什么条件.

正确答案

(1)要使粒子平行极板方向射出电场,在电场中运动时间满足:

     t=nT   (n=1、2、3…)     

带电粒子在水平方向上,做匀速直线运动,则

     L=v0t                        

由以上两式得:T=  (n=1、2、3…)

(2)在0-时间内,垂直极板方向通过的位移为

    y1=a()2          

又a=                

粒子刚好从右板边缘,则:=2ny1

由以上各式得 U0=  (n=1、2、3…)

答:

(1)交变电压的周期T满足的条件是T=(n=1、2、3…);

(2)若带电粒子刚好从极板右边缘射出,电压U0满足的条件是U0=  (n=1、2、3…).

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简答题

如图所示,匀强电场方向沿x轴的正方向,场强为E.在A(l,0)点有一个质量为m,电荷量为q 的粒子,以沿 y 轴负方向的初速度v0开始运动,经过一段时间到达B(0,-l)点,(不计重力作用).求:

(1)粒子的初速度v0的大小.

(2)当粒子到达B点时,电场力对粒子做功的瞬时功率.

正确答案

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简答题

如图所示的装置中,轻绳将A、B相连,B置于光滑水平面上,拉力F使B以1m/s匀速的由P运动到Q,P、Q处绳与竖直方向的夹角分别为α1=37°,α2=60°.滑轮离光滑水平面高度h=2m,已知mA=10kg,mB=20kg,不计滑轮质量和摩擦,求在此过程中拉力F做的功(取sin37°=0.6,g取10m/s2

正确答案

A的速度等于绳子收缩的速度,则由运动的合成与分解可得:

物体在P点时,A上升的速度V1=vsinα1=0.6m/s;

物体拉到Q点时,A上升的速度V1′=vsinα2=m/s;

由几何关系可知,物体A上升的高度h′=-=1.5m

由动能定理可得:

WF-mgh′=mv12;

解得:WF=mAgh′+mAv12-mv12=150+3.75-1.8J=151.95J;

拉力做功为151.95J.

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简答题

一个半径R为0.6m的光滑半圆细环竖直放置并固定在水平桌面上,O为圆心,A为半圆环左边最低点,C为半圆环最高点.环上套有一个质量为1kg的小球甲,甲可以沿着细环轨道在竖直平面内做圆周运动.在水平桌面上方固定了B、D两个定滑轮,定滑轮的大小不计,与半圆环在同一竖直平面内,它们距离桌面的高度均为h=0.8米,滑轮B恰好在O点的正上方.现通过两个定滑轮用一根不可以伸长的细线将小球甲与一个质量为2kg的物体乙连在一起.一开始,用手托住物体乙,使小球甲处于A点,细线伸直,当乙由静止释放后.

(1)甲运动到C点时的速度大小是多少?

(2)甲、乙速度相等时,它们的速度大小是多少?

正确答案

(1)根据几何关系得:LAB==m=1m

甲运动到C点时,甲的速度方向水平向右,所以乙的速度为零,对系统运用动能定理得:m乙g(LAB-LBC)-m甲gR=m甲v甲2

解得:v甲=m/s=4.47m/s.                   

(2)当连接甲球的细线与圆环相切时,甲、乙速度相等,此时甲球到达A'点,离开桌面的距离为d

根据几何关系得:LBA′==m=0.53m

d==m=0.45m

对系统运用动能定理得:m乙g(LAB-LBA′)-m甲gd=(m甲+m乙)v甲2

解得:v甲=

代入数据得:v=1.81m/s

答:(1)甲运动到C点时的速度大小是4.47m/s.

(2)甲、乙速度相等时,它们的速度大小是1.81m/s.

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