- 自由落体运动
- 共4175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
如图所示,长为L的木板A静止 在光滑的水平桌面上,A的左端放有小物体B(可视为质点),一端连在B上的细绳,绕过固定在桌子边沿的定滑轮后,另一端连在小物体C上,设法用外力使A、B静止,此时C被悬挂着。A的右端距离滑轮足够远,C距离地面足够高。已知A的质量为6m,B的质量为3m,C的质量为m。现将C物体竖直提高2L,同时撤去固定A、B的外力。再将C无初速度释放,当细绳被拉直时B、C速度的大小立即变成相等,由于细绳被拉直的时间极短,此过程中重力和摩擦力的作用可以忽略不计,细绳不可伸长,且能承受足够大的拉力。最后发现B在A上相对A滑行的最大距离为。细绳始终在滑轮上,不计滑轮与细绳之间的摩擦,计算中可认为A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2。
(1)求细绳被拉直前瞬间C物体速度的大小v0;
(2)求细绳被拉直后瞬间B、C速度的大小v;
(3)在题目所述情景中,只改变C物体的质量,可以使B从A上滑下来。设C的质量为km,求k至少为多大?
正确答案
解:(1)C做自由落体运动,下降高度为2L时的速度为v0根据,得
(2)细绳被拉直后瞬间B、C速度的大小立即变成v,设细绳对B、C的冲量大小为I,根据动量定理得
对B:I=3mv,
对C:-I=mv-mv0解得B、C速度的大小
(3)设C物体的质量为km,A、B之间的动摩擦因数为μ
由(2)可知,细绳被拉直时B、C速度的大小
此后B物体的加速度
A物体的加速度
经时间t,B物体的速度v1=v'+a1t,B物体的位移
同样,A物体的速度v2=a2t,A物体的位移
①根据题意,若k=1,当v1=v2时,,解得μ=0.4
②要使v1=v2时,x1-x2=L,利用①求得的动摩擦因数μ,可得k=,即C物体的质量至少为1.29m时,才可以使B物体A上滑下来
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
如图所示,矩形线框的质量m=0.016kg,长L=0.5m,宽d=0.1m,电阻R=0.1Ω。从离磁场区域高h1=5m处自由下落,刚入匀强磁场时,由于磁场力作用,线框正好作匀速运动。
(1)求磁场的磁感应强度;
(2)如果线框下边通过磁场所经历的时间为△t=0.15s,求磁场区域的高度h2。
正确答案
解:
(1)1--2,自由落体运动:
在位置2,正好做匀速运动:
(2)2--3匀速运动:,
3--4初速度为v,加速度为g的匀加速运动:
下列运动中,加速度不变的是( )
正确答案
从水平地面竖直向上抛出一物体,物体在空中运动一段时间后又落回地面.若物体在空中运动时所受阻力恒定(f阻<mg),以下判断正确的是( )
正确答案
下列说法正确的是( )
正确答案
从地面竖直上抛一物体A,同时在离地面某一高度处有另一物体B自由落下,两物体在空中同时到达同一高度时速率都为υ,则下列说法中正确的是( )
正确答案
在空间某一点以大小相等的速度分别竖直上抛、竖直下抛、水平抛出质量相等的小球,不计空气阻力,经过相等的时间(设小球均未落地)( )
正确答案
从地面竖直上抛物体A,同时在某高度有一物体B自由下落,两物体在空间相遇(并非相碰)的速率都是v,则下列叙述正确的是( )
正确答案
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