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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M,A、B间动摩擦因数为μ,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A不会滑离B,求:

(1)A、B最后的速度大小和方向;

(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车向右运动的位移大小。

正确答案

解:(1)A刚好没有滑离B板,表示当A滑到B板的最左端时,A、B具有相同的速度,设此速度为v,A和B的初速度的大小为v0,则据动量守恒定律可得:Mv0-mv0=(M+m)v

解得:v=v0,方向向右

(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,木块速度为零,平板车速度为,由动量守恒定律得:

这一过程平板向右运动S,

解得s=

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简答题

(选做题,选修3-5)

如图所示质量为m1=1kg的平板小车在光滑水平面上以v1=1 m/s的速度向左做匀速运动,质量为m2 =2 kg的小铁块以v2 =2 m/s的速度水平向右滑上小车,铁块与小车间的动摩擦因数为μ=0.2,若铁块最终没有滑出小车,则:

(1)铁块在小车上停止运动时,小车的速度为多大?

(2)小车的长度至少为多少?

(3)小车向左运动的最大距离是多少?

正确答案

解:

①由动量守恒定律可得:m2v2-m1v1=(m1+m2)v

解得:v=1 m/s,方向向右;

②由能量守恒得:

解得:x=0.75 m

所以小车的长度至少为0.75米

③当小车减速为零时向左运动的距离最大

-μm2gx=0-

解得:x=0.125 m。

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简答题

如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M,A、B间动摩擦因数为μ,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A不会滑离B,求:

(1)A、B最后的速度大小和方向;

(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车向右运动的位移大小。

正确答案

解:(1)由A、B系统动量守恒定律得:

Mv0-mv0=(M+m)v

所以v=v0,方向向右

(2)A向左运动速度减为零时,到达最远处,此时板车移动位移为s,速度为v′,则由动量守恒定律得:Mv0-mv0=Mv′ ①

对板车应用动能定理得:-μmgs=mv′2mv02

联立①②解得:s=v02

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简答题

【选修3-5选做题】

一长为l,质量为M的木板静止在光滑的水平面上,一质量为m的滑块的初速度v0滑到木板上,木板长度至少为多少才能使滑块不滑出木板。(设滑块与木板间动摩擦因数为μ)

正确答案

解:滑块与木板相互作用系统动量守恒,滑块不从木板上滑出则滑块与木板有相等的末速度。设末速度为v,滑块滑动位移为s,则木板滑动位移为s-l

由动量守恒定律得mv0=(m+M)v ①

由动能定理得

由②③得

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为m的物体(可视为质点)以水平速度v0滑上原来静止在光滑水平面上、质量为M的小车上,物体与小车表面间的动摩擦因数为μ,由于小车足够长,最终物体相对小车静止,求:

(1)物体的最终速度;

(2)物体从滑上小车到相对小车静止所经历的时间及小车前进的距离。

正确答案

解:(1)由动量守恒定律得mv0=(M+m)v1

v1 ②

(2)物体在小车上滑动时,加速度a=μg ③

由运动学公式v1=v0-at ④

得t=  ⑤

由动能定理μmgx=Mv12  ⑥

x=

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题型:简答题
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简答题

两质量分别为M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上,A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示,一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h。物块从静止滑下,然后又滑上劈B。求物块在B上能够达到的最大高度。

正确答案

解:设物块到达劈A的低端时,物块和A的的速度大小分别为和V,

由机械能守恒和水平方向动量守恒得① 

设物块在劈B上达到的最大高度为,此时物块和B的共同速度大小为

由机械能守恒和动量守恒得③ 

联立①②③④式得

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简答题

如图所示,有带电平行板电容器竖直放置,两板之间距离d=0.10 m,电势差U=1.0×103 V。一个质量为m=0.20 g、带电荷量为q=+1.0×10-7 C的小球用长L=1.0×10-2 m的丝线悬挂于电容器内部的O点,现将小球拉到丝线呈水平伸直状态的位置A,然后无初速度释放,假如小球运动到O点正下方B处时,线突然断开,以后发现小球恰能通过B点正下方的C处,试求:

(1)电容器的左极板带何种电荷?

(2)小球运动到C点时的动能EkC为多少?(g取10 m/s2

正确答案

解:(1)线断开后,小球恰好能通过B点正下方的C 处,则小球水平方向上在电场力作用下做匀减速运动,竖直方向上在重力作用下做自由落体运动,所以带正电的小球受电场力F水平向右,左极板应带正电

(2)带电小球从A→B由动能定理有:mgL-qEL=

设小球水平向左运动的最远点为D点,则:

从而小球从B→C由动能定理有:mgxBC=EkC-EkB

所以EkC=EkB+mgxBC

由以上各式联立解得EkC=1.7×10-4 J

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一条轨道固定在竖直平面内,粗糙的ab段水平,bcde段光滑,cde段是以O为圆心、R为半径的一小段圆弧。可视为质点的物块A和B紧靠在一起,静止于b处,A的质量是B的3倍。两物块在足够大的内力作用下突然分离,分别向左、右始终沿轨道运动。B到d点时速度沿水平方向,此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的3/4,A与ab段的动摩擦因数为μ,重力加速度g,求:

(1)物块B在d点的速度大小;

(2)物块A滑行的距离s。

正确答案

解:(1)B在d点,根据牛顿第二定律有:

解得:

(2)B从b到d过程,只有重力做功,机械能守恒有:  ①

AB分离过程动量守恒有:  ②

A匀减速直线运动,用动能定理得:  ③

联立①②③,解得:

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题型:简答题
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简答题

如图所示,O为一水平轴,轴上系一长=0.6m的细绳,细绳的下端系一质量m=1.0kg的小球(可视为质点),原来处于静止状态,球与平台的B点接触但对平台无压力,平台高=0.80m,一质量M=2.0kg的小球沿平台自左向右运动到B处与小球m发生正碰,碰后小球m在绳的约束下做圆周运动,经最高点A点,绳上的拉力恰好等于摆球的重力,而M落在水平地面上的C点,其水平位移为s=1.2m,求质量为M的小球与m碰撞前的速度。(取g=10 m/s2

正确答案

解:M与碰撞前后

M离开平台后

 ③

m从B到A的过程中

m在A点时

由①②③④⑤联立解得

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题型:填空题
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填空题

如图所示,质量m1=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=15 m,现有质量m2=0.2 kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,则小车的最大速度是____________m/s;物块在车面上滑行的时间是____________s。

正确答案

0.8,0.24

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题型:简答题
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简答题

如图所示,某空间有一竖直向下的匀强电场,电场强度E=1.0×102V/m,一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中,在金属板的正上方高度h=0.80m的a处有一粒子源,盒内粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为m=2.0×10-15 kg,电荷量为q=+10-12 C的带电粒子,粒子最终落在金属板b上。若不计粒子重力,求:(结果保留两位有效数字)

(1)粒子源所在处a点的电势;

(2)带电粒子打在金属板上时的动能;

(3)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积);若使带电粒子打在金属板上的范围减小,可以通过改变哪些物理量来实现?

正确答案

解:(1)题中匀强电场竖直向下,b板接地

因此

(2)不计重力,只有电场力做功;对粒子由动能定理

可得带电粒子打在金属板上时的动能为

(3)粒子源射出的粒子打在金属板上的范围以粒子水平抛出为落点边界,由平抛运动知识可得:

 ①

 ②

 ③

  ④

联立以上各式得所形成的面积4m2,可以通过改变减小h或增大E来实现

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题型:简答题
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简答题

下图是某种静电分选器的原理示意图。两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷,形成匀强电场。分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度,到两板距离相等。混合在一起的a、b两种颗粒从漏斗出口下落时,a种颗粒带上正电,b种颗粒带上负电。经分选电场后,a、b两种颗粒分别落到水平传送带A、B上。已知两板间距d=0.1m,板的度l=0.5m,电场仅局限在平行板之间;各颗粒所带电量大小与其质量之比均为1×10-5 C/kg。设颗粒进入电场时的初速度为零,分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用力不计。要求两种颗粒离开电场区域时,不接触到极板但有最大偏转量。重力加速度g取10m/s2

(1)左右两板各带何种电荷?两极板间的电压多大?

(2)若两带电平行板的下端距传送带A、B的高度H=0.3m,颗粒落至传送带时的速度大小是多少?

(3)设颗粒每次与传带碰撞反弹时,沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大小的一半。写出颗粒第n次碰撞反弹高度的表达式。并求出经过多少次碰撞,颗粒反弹的高度小于0.01。

正确答案

解:(1)左板带负电荷,右板带正电荷

依题意,颗粒在平行板间的竖直方向上满足l=gt2

在水平方向上满足

两式联立得

(2)根据动能定理,颗粒落到水平传送带上满足

 

(3)在竖直方向颗粒作自由落体运动,它第一次落到水平传送带上沿竖直方向的速度

反弹高度

根据题设条件,颗粒第n次反弹后上升的高度

当n=4时,hn<0.01m

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题型:简答题
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简答题

有一电子经电压U1加速后,进入两块间距为d,电压为U2的平行金属板间,若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿出电场,设电子的电量为e。求:

(1)金属板AB的长度;

(2)电子穿出电场时的动能。

正确答案

解:(1)

      解得:

(2)根据动能定理得:

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简答题

如图所示,两块平行金属板竖直放置,两板间的电势差U =1.5×103 V(仅在两板间有电场),现将一质量m = 1×10-2 kg、电荷量q = 4×10-5 C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h = 20cm的地方以初速度v0 = 4m/s水平抛出,小球恰好从左板的上边缘进入电场,在两板间沿直线运动,从右板的下边缘飞出电场,求:

(1)金属板的长度L。

(2)小球飞出电场时的动能Ek

正确答案

解:(1)小球到达左板上边缘时的竖直分速度:

      设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为θ,则:

      小球在电场中沿直线运动,所受合力方向与运动方向相同,设板间距为d

      则:

      L =

      解得:

(2)进入电场前:mgh =

      电场中运动过程:

      解得:Ek = 0.175J 

[也可由求解]

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题型:简答题
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简答题

钍核90230Th发生衰变生成镭核88226Ra并放出一个粒子.设该粒子的质量为m、电荷量为q,它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时,其速度为v0,经电场加速后,沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场,Ox垂直平板电极S2,当粒子从P点离开磁场时,其速度方向与Ox方向的夹角θ=60°,如图所示,整个装置处于真空中.

(1)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R;

(2)求粒子在磁场中运动所用时间t.

正确答案

(1)设粒子离开电场时速度为v,对加速过程,有:

qU=mv2-m           ①

粒子在磁场中,洛伦兹力提供向心力,有:qvB=m          ②

由①②得:

R=            ③

即粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R为

(2)粒子做匀速圆周运动的回旋周期

T==             ④

粒子在磁场中的运动时间:t=  ⑤

由④⑤得:

t=

即粒子在磁场中运动所用时间t为

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