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题型:简答题
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简答题 · 16 分

如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l=0.50m,上端接有阻值R=0.80Ω的定值电阻,导轨的电阻可忽略不计。导轨处于磁感应强度B=0.40T、方向垂直于金属导轨平面向外的有界匀强磁场中,磁场的上边界如图中虚线所示,虚线下方的磁场范围足够大。一根质量m=4.0×10-2kg、电阻r=0.20Ω的金属杆MN,从距磁场上边界h=0.20m高处,由静止开始沿着金属导轨下落。已知金属杆下落过程中始终与两导轨垂直且接触良好,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。

(1)求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小;

(2)求金属杆刚进入磁场时的加速度大小;

(3)若金属杆进入磁场区域一段时间后开始做匀速直线运动,则金属杆在匀速下落过程中其所受重力对它做功的功率为多大?

正确答案

见解析。

解析

(1)金属杆MN自由下落,设MN刚进入磁场时的速度为v,根据机械能守恒定律,有   

解得  v==2.0m/s

MN刚进入磁场时产生的感应电动势  E=Blv =0.4×0.5×2V=0.40V 

通过电阻R的电流大小  I==0.40A

(2)MN刚进入磁场时F=BIl =0.4×0.4×0.5N=0.08N 

设MN刚进入磁场时的加速度大小为a,根据牛顿第二运动定律,有

mg - F=ma

解得  a=8.0m/s2

(3)根据力的平衡条件可知,MN在磁场中匀速下落时有   mg=F

设MN在磁场中匀速下落时的速度为vm,则此时的感应电动势E=Blvm,感应电流I= Blvm/(R+r),安培力F=B2l2vm/(R+r)

联立可解得 vm==10.0 m/s

在匀速下落过程中重力对金属杆做功的功率P=mgvm=4.0W

知识点

牛顿第二定律闭合电路的欧姆定律法拉第电磁感应定律
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

如图,一小球通过两细绳固定在圆环的圆心O位置。已知两绳夹角,让圆环在竖直面内顺时针转动,当OA由水平转到竖直位置过程中,OA的作用力FA和OB的作用力FB的变化情况是

AFA先增大后减小、FB减小

B FA先增大后减小、FB先减小后增大

CFA增大、FB减小                  

DFA减小、FB增大

正确答案

A

解析

知识点

牛顿第二定律向心力
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

如图,两光滑平行导电导轨水平放置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场与导轨所在平面垂直,已知金属棒ab能沿导轨自由移动,导轨一端跨接一个定值电阻R,金属棒与导轨电阻均不计,现将金属棒沿导轨以初速度v0开始向右拉动,若保持拉力恒定不变,经过时间t1后金属棒速度变为v,加速度为a1,最终以速度2v做匀速运动,若再使金属棒仍以初速度v0开始,保持拉力的功率不变,经过时间t2后金属棒速度变为v,加速度为a2,最终以速度2v做匀速运动,则 

A

B

C

D

正确答案

D

解析

知识点

牛顿第二定律法拉第电磁感应定律
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题型: 单选题
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单选题 · 2 分

对下列物理公式的理解,说法正确的是: 

A由公式可知,加速度由速度的变化量和时间决定

B由公式a=F/m可知,加速度a由物体所受合外力F和物体的质量m决定

C由公式E=F/q可知,电场强度E由电荷受到的电场力F和电荷的电量q决定

D由公式R=U/I可知,电阻R由电阻两端的电压U和通过电阻的电流I决定

正确答案

B

解析

知识点

加速度牛顿第二定律电场强度及其叠加
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题型:简答题
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简答题 · 16 分

如图所示,空间有一场强为E、水平向左的匀强电场,一质量为m、电荷量为+q的滑块(可视为质点)在粗糙绝缘水平面上由静止释放,在电场力的作用下向左做匀加速直线运动,运动位移为L时撤去电场。设滑块在运动过程中,电荷量始终保持不变,已知滑块与水平面间的动摩擦因数为μ。

(1)画出撤去电场前滑块运动过程中的受力示意图,并求出该过程中加速度a的大小;

(2)求滑块位移为L时速度v的大小;

(3)求撤去电场后滑块滑行的距离x。

正确答案

见解析。

解析

(1)滑块沿轨道向左运动过程中的受力如图所示。

根据牛顿运动定律:

又因为 

所以                                         

(2)物块向左做匀加速直线运动,根据运动学公式:

所以                                                 

(3)滑块在导轨运动的整个过程中,根据动能定理有

知识点

牛顿第二定律动能定理的应用带电粒子在匀强电场中的运动
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

如图所示,质量为m的小球A穿在绝缘杆上,细杆的倾角为α,小球A带正电,电荷量为q。在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷。将A由距B竖直高度为H处无初速释放,小球A下滑过程中电荷量不变,不计A与细杆间的摩擦,整个装置处于真空中,已知静电力常量k和重力加速度g,求:(1)A球刚释放时的加速度是多大?(2)当A球的动能最大时,A球与B点的距离?(3)若小球到达C点速度最大为v,求A、C两点的电势差UAC?(4)若小球到达D点的速度为0时,A、D两点间的电势差U0,则小球沿杆滑行的位移大小?

正确答案

见解析。

解析

(1)A球刚释放时,受到重力、沿细杆向上的库仑力和细杆的支持力,根据牛顿第二定律得: 

得:       (5分)

(2)到达平衡位置时,速度最大,根据平衡条件,有:

得:                   (4分)

(3)从A到C过程,只有重力和电场力做功,根据动能定理,有:

mgsinα•+q•UAC=

将x代入,解得:   (5分)

(4)从A到D过程,只有重力和电场力做功,设小球沿杆滑行的位移大小为x1

根据动能定理,有:

mgsinα•x1-q•U0=0

          (4分)

知识点

牛顿第二定律动能定理的应用
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

如图所示,固定的光滑平台上固定有光滑的半圆轨道,轨道半径R=0.6m。平台上静止着两个滑块A、B,mA=0.1Kg,mB=0.2Kg,两滑块间夹有少量炸药,平台右侧有一带挡板的小车,静止在光滑的水平地面上。小车质量为M=0.3Kg,车面与平台的台面等高,车面左侧粗糙部分长度为L=0.8m,动摩擦因数为μ=0.2,右侧拴接一轻质弹簧,弹簧自然长度所在处车面光滑。点燃炸药后,A滑块到达轨道最高点时对轨道的压力大小恰好等于A滑块的重力,滑块B冲上小车。两滑块都可以看作质点,炸药的质量忽略不计,爆炸的时间极短,爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上,且g=10m/s2。求:


  (1)滑块在半圆轨道最低点对轨道的压力
  (2)炸药爆炸后滑块B的速度大小
  (3)滑块B滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能

正确答案

见解析。

解析

(1)在最高点由牛顿第二定律: ……(2分)

由已知最高点压力

由机械能守恒定律:       …………(3分)

在半圆轨道最低点由牛顿第二定律:  …………(2分)

解得:              …………(1分)

由牛顿第三定律:

滑块在半圆轨道最低点对轨道的压力大小为7N,方向竖直向下 ……(1分)

(2)由动量守恒定律:                     …………(2分)

                     …………(1分)

(3)由动量守恒定律:              …………(2分)

由能量守恒定律:

          …………(3分)

知识点

牛顿第二定律向心力动量守恒定律能量守恒定律与能源
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题型:简答题
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简答题 · 10 分

有一质量2kg小球串在长0.5m的轻杆顶部,轻杆与水平方向成角,静止释放小球,经过0.5s小球到达轻杆底端,试求:

(1)小球下滑的加速度和小球与轻杆之间的动摩擦因数;

(2)如果在竖直平面内给小球施加一个垂直于轻杆方向的恒力,使小球释放后加速度为2m/s2,此恒力大小为多少?

正确答案

见解析     

解析

(1)据,可知                     

另据牛顿第二运动定律有,可知,   

带入数据可解得                 

(2)据题意,,根据牛顿第二定律可得:

             

                                   

如果对物体施加垂直与杆子斜向左下方的力F

则有                

解得F=16N                            

如果对物体施加垂直与杆子斜向右上方的力F

                        

解得                 

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力的合成与分解的运用牛顿第二定律
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题型:填空题
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填空题 · 4 分

如图所示,光滑斜面长为a,宽为b,倾角为θ,一物块沿斜面从左上方顶点P水平射入,而从右下方顶点Q离开斜面,此物体在斜面上运动的加速度大小为         ;入射初速度v的大小为         。

正确答案

a = g sinθ, v0 = a  

解析


知识点

牛顿第二定律运动的合成和分解
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

14.图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是(    )

AM点

BN 点

CP点

DQ点

正确答案

C

解析

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牛顿第二定律库仑定律
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