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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

6.一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定,有质量相同的小球A和B,沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动,如图所示,A的运动半径较大,则()

AA球的角速度必小于B球的角速度

BA球的线速度必大于B球的线速度

CA球的运动频率必大于B球的运动频率

DA球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力

正确答案

A,B

解析

A、B、对小球受力分析,小球受到重力和支持力,它们的合力提供向心力,如图


根据牛顿第二定律,有:F=mgtanθ=m
解得:v=.由于A球的转动半径较大,A线速度较大,而ω==,由于A球的转动半径较大,则A的角速度较小.故AB正确.
C、周期T==2π,因为A的半径较大,则周期较大.频率较小,故C错误.
D、由上分析可知,筒对小球的支持力N=,与轨道半径无关,则由牛顿第三定律得知,小球对筒的压力也与半径无关,即有球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力.故D错误.

考查方向

向心力;线速度、角速度和周期、转速.

解题思路

对小球受力分析,受重力和支持力,合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可.

易错点

关键是对小球受力分析,知道小球做圆周运动向心力的来自于合外力.

知识点

匀速圆周运动向心力
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题型: 多选题
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多选题 · 3 分

16.如图所示,两个半径相同的半圆形光滑轨道置于竖直平面内,左右两端点等高,分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。M、N为轨道的最低点。则下列分析正确的是(    )

A两个小球到达轨道最低点的速度

B两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力FM > FN

C小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间

D磁场中小球能到达轨道另一端最高处,电场中小球不能到达轨道另一端最高处

正确答案

B,C,D

解析

在磁场中运动到最低点的过程洛伦兹力不做功,根据动能定理在电场中运动到最低点的过程电场力做负功,根据动能定理所以,A项错误;在M点时受力分析,洛伦兹力向向下,根据向心力公式,在N点时受力分析,根据向心力公式,所以FM > FN ,B项正确;设小球在磁场中和电场中下降的高度为h时速度分别为,由此可见不论h为多大都有,所以小球从磁场中运动到最低点M的平均速率大于从电场各运动到最低点N的平均速率,而两者路程相同,所以小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间,C项正确;磁场中小球运动过程中洛伦兹力不做功,机械能守恒,所以能到达轨道另一端最高处,电场中小球电场力做了负功,电势能增大,机械能减小,所以不能到达轨道另一端最高处,D项正确。

考查方向

本题考查了带电体在磁场和电场中运动,圆周运动的向心力,动能定理和能量守恒定律的应用。

易错点

(1)A选项没有注意到在磁场中运动时洛伦兹力不做功,在电场中电场力做负功。

(2)B选项在分析在M点受力分析时洛伦兹力方几易出错。

(3)想不到用平均速率的方法分析运动时间的大小。

知识点

向心力带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动
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题型: 多选题
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多选题 · 5 分

8.质量为m的小球由轻绳ab分别系于一轻质木架上的AC点,绳长分别为lalb,如图所示,当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,绳a在竖直方向,绳b在水平方向,当小球运动到图示位置时,绳b被烧断的同时轻杆停止转动,则(     )

A小球仍在水平面内做匀速圆周运动

B在绳b被烧断瞬间,a绳中张力突然增大

C若角速度ω较小,小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动

Db未被烧断时,绳a的拉力大于mg,绳b的拉力为2lb

正确答案

B,C

解析

本题有多个选项符合题意,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,错选或不答得0分。

知识点

匀速圆周运动向心力
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题型: 多选题
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多选题 · 4 分

9.狄拉克曾经预言,自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子,其周围磁感线呈均匀辐射状分布(如图甲所示),距离它r处的磁感应强度大小为(k为常数),其磁场分布与负点电荷Q的电场(如图乙所示)分布相似.现假设磁单极子S和负点电荷Q均分别固定且相距较远,有带电小球分别在S极和Q附近做匀速圆周运动.关于小球做匀速圆周运动的判断错误的是(       )

A若小球带正电,其运动轨迹平面可在S的正上方,如图甲所示

B若小球带正电,其运动轨迹平面可在Q的正下方,如图乙所示

C若小球带负电,其运动轨迹平面可在S的正上方,如图甲所示

D若小球带负电,其运动轨迹平面可在Q的正下方,如图乙所示

正确答案

D

解析

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知识点

力的合成与分解的运用向心力运动电荷在磁场中受到的力
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小。实验时,把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处,然后小球由静止释放,同时开始计时,利用传感器和计算机获得弹性绳的拉力随时间的变化如图乙所示。根据图像提供的信息,下列说法正确的是

At1、t2时刻小球的速度最大

Bt2、t5时刻小球的动能最小

Ct3、t4时刻小球的运动方向相同

Dt4 - t3 < t7 - t6

正确答案

B

解析

知识点

向心力
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