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题型:简答题
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简答题 · 16 分

已知真空中电量为Q的点电荷电场中,若取无穷远为零电势点,则离电荷距离为r的某点的电势表达式为(k为静电力常数)。如图所示,带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的A点,其带电量为Q;质量为m、带正电的乙球在水平面上的B点由静止释放,其带电量为q;A、B两点间的距离为l0。释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外,还受到一个大小为、方向指向甲球的恒力作用,两球均可视为点电荷。求:

(1)乙球在释放瞬间的加速度大小;

(2)乙球的速度最大时两个电荷间的距离;

(3)乙球运动的最大速度vm为多少?

(4)乙球运动过程中,离开甲球的最大距离和最小距离是多少?

正确答案

见解析

解析

(1)乙求受到电场力和F的作用,合力

ΣF==ma

     

(2)合外力向左,所以乙球向左做加速度减小的加速运动,当合力为零时,速度最大              

ΣF=

r =2l0    

(3) 乙球的电势能:   

电场力做正功,等于电势能的减少:

WE=-Δε=-

外力做负功:

WF =

由动能定理:WE + WF=

得:    

(4)乙球达到速度最大后,再向左做加速度增大的减速运动,当速度等于零时,离甲球最远。V=0此时离开甲球距离为rm ,然后又向右运动到r=l0时速度又等于零。      

所以离开A球最近的距离为 l0         

WE + WF=0

  

rm=4l0       

所以       ( l0 ~4 l0   )

知识点

动量守恒定律能量守恒定律与能源电势能和电势
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

(1)下列说法正确的是

A. 一个氢原子从 n = 3的能级发生跃迁,可能只辐射一种频率的光子

B. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应

C. 比结合能越小,表示原子核中核子结合的越牢固,原子核越稳定

D. 铀核()衰变为铅核(),要经过8次α衰变和10次β衰变

(2)如图所示,光滑水平直轨道上放置长木板B和滑块C,滑块A置于B的左端,且A、B间接触面粗糙,三者质量分别为mA = 1 kg 、mB = 2 kg、 mC = 23 kg ,开始时 A、B一起以速度v0 =10 m/s向右运动,与静止的C发生碰撞,碰后C向右运动,又与竖直固定挡板碰撞,并以碰前速率弹回,此后B与C不再发生碰撞,已知B足够长,A、B、C最终速度相等,求B与C碰后瞬间B的速度大小。

正确答案

(1)AB

(2)7.25 m/s

解析

(1)略。

(2)设碰后B速度为vB ,C速度为vC , 以向右为正方向,由动量守恒定律得

mBv0 = mCvC - mBvB

BC碰后,A、B在摩擦力作用下达到共同速度,大小为vC ,由动量守恒定律得

mAv0-mBvB=-(mA+mB)vC

代入数据得vB=7.25m/s

知识点

动量守恒定律氢原子的能级公式和跃迁原子核的结合能轻核的聚变
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)已知氢原子各定态能量为,式中n=1,2,3,…,为氢原子的基态能量。要使处于基态的氢原子跃迁到激发态,入射光子具有的最小频率为_______。若大量氢原子处于n=4的激发态,则它们发生能级跃迁时,最多能辐射_______种频率的光子。(普朗克常量为h)

(2)如图所示,两个并排放置的木块A和B静止在光滑水平面上,已知mA=0.5 kg,mB=0.3 kg ,A、B之间不粘连。有一质量mC=0.1 kg的小物块C,以20 m/s的水平速度滑上A表面,最终在木块B上以2.5 m/s的速度与B共同运动,求:C离开A时的速度大小。

正确答案

(1);6

(2)v=4m/s

解析

(1)    

(2)设C离开A时速度为v,根据动量守恒定律得

C与A分离后,对C、B由动量守恒定律:

解得

知识点

动量守恒定律氢原子的能级公式和跃迁
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题型:填空题
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填空题 · 15 分

(1)氢原子处于基态时,原子的能量为E1,处于n=3的激发态时,原子的能量为E3,一群处于n=3激发态的氢原子跃迁到n=1的基态时,可以向外辐射________种不同频率的光子.已知普朗克常量为h,光在真空中传播的速度为c,其中最短波长是________,若用该光子去照射某种金属,恰能发生光电效应,则该金属的逸出功是________。

(2)如图13所示,三个大小相同、质量均为m的小球A、B、C静止在光滑水平面上,且A、B、C共线,现让A球以速度v0向着B运动,A、B两球碰撞后粘在一起继续向右运动并与C球发生弹性碰撞,求最终A、B、C的速度.

图13

正确答案

(1)

(2)

解析


知识点

动量守恒定律爱因斯坦光电效应方程氢原子的能级公式和跃迁
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题型:填空题
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填空题 · 4 分

质量为0.4kg的小球甲以速度3m/s沿光滑水平面向右运动,质量为4kg的小球乙以速度5m/s沿光滑水平面与甲在同一直线上向左运动,它们相碰后,甲球以速度8m/s被弹回,则此时乙球的速度大小为 ____________       m/s,方向  ____________       。

正确答案

3.9 ;  水平向左

解析


知识点

动量守恒定律
1
题型:填空题
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填空题 · 4 分

质量M的平板车,上面站一个质量为m的人,车以v0的速度在光滑水面上向右前进,如图所示。当人相对于地以v向后水平跳出,则人跳车前后车的动量变化方向是_______,车速变化的大小为_______。

正确答案

V0方向,m(v+ v0)/M

解析


知识点

动量守恒定律
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如图所示,质量分别为m1和m2的两个小球A、B,带有等量异种电荷,通过绝缘轻弹簧相连接,置于绝缘光滑的水平面上。当突然加一水平向右的匀强电场后,两小球A、B将由静止开始运动,在以后的运动过程中,对两个小球和弹簧组成的系统(设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度),以下说法正确的是

A系统电势能不断增加

B系统动量不守恒

C当弹簧长度达到最大值时,系统机械能最小

D当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时,系统动能最大

正确答案

D

解析

知识点

动量守恒定律能量守恒定律与能源
1
题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)按照现代的粒子理论,可以将粒子分为三大类:媒介子、轻子和强子,质子和中子属于强子。强子是由更基本的粒子——夸克组成。根据夸克理论,夸克有6种,它们是上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、底夸克和顶夸克。它们的带电量分别为±或±,电荷量e为元电荷。已知一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成,一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成。则下列说法不正确的是

A,上夸克的电荷量为+          

B,下夸克的电荷量为-

C,上夸克的电荷量为-         

D,下夸克的电荷量为+

E,上夸克的电荷量为+

(2)如图所示,两块厚度相同的木块A、B,紧靠着放在光滑的水平面上静止不动,其质量分别为mA=2kg、mB=1kg,它们的下表面光滑,上表面粗糙。另有质量为mC=1kg的铁块C(长度不计)以v0=10m/s的速度从木块A的上表面左端开始运动。由于摩擦,铁块C最终停在木块B上,此时木块B和铁块C的共同速度为v=3m/s。设铁块C与木块A、B上表面之间的动摩擦因数均为μ=0.5。重力加速度g=10m/s2。则:①铁块C离开木块A时的速度为多少?②木块A 的最终速度为多少?③木块A的长度为多少?④铁块C在木块B上相对B滑行的距离为多少?

正确答案

答案:

(1)CDE

解析

铁块C在木块A上滑动的过程:设A的长度为LA,C离开A时,A的速度为v1,C的速度为v2

对C和A、B组成的系统,有:

mCv0=(mA+mB)v1+mC v2                                           (1分)

μmCgLA=mCv02-(mA+mB)v1 2-mC v22                   (2分)

铁块C在木块B上滑动的过程:设C在B上相对B滑动的距离为LB

对B和C组成的系统,有:

mBv1+mCv2=( mB+ mC)v                              (1分)

μmCgLB=mBv12+mCv22-(mB+mC)v 2                      (1分)

联立以上求解得:v1=2m/s;v2=4m/s;LA=7.2m;LB=0.2m(4分)

知识点

动量守恒定律宇宙概观
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题型:填空题
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填空题 · 4 分

质量为100kg的小船静止在水面上,船两端有质量40kg的甲和质量60kg的乙,当甲、乙同时以3m/s的速率向左、向右跳入水中后,小船的速度大小为  _____  m/s,方向是  _____      。

正确答案

0.6m/s,向左

解析


知识点

动量守恒定律
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题型:填空题
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填空题 · 4 分

质量为100kg的小船静止在水面上,船两端有质量40kg的甲和质量60kg的乙,当甲、乙同时以3m/s的速率向左、向右跳入水中后,小船的速度大小为     m/s,方向是      。

正确答案

   0.6        向左

解析


知识点

动量守恒定律
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