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题型:简答题
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简答题 · 12 分

有一半径为R=0.4m的光滑半圆轨道,直径BC竖直,与粗糙水平面相切于B点,如图所示。在距B点s=2.1m的A点有一质量为m=0.2kg的小滑块,小滑块与水平面间的动摩擦因数μ = 0.5,在与水平方向成α=53º的恒力F的作用下由静止开始向B点运动,运动到B点时撤去F,小滑块运动到最高点C处时,对轨道的压力大小等于其重力大小的 。试求:(g =10m/s2,sin53º= 0.8,cos53º= 0.6)

24.小滑块运动到C点时速度的大小?

25.小滑块运动到圆轨道的B点,撤去F时受到轨道的支持力为多大?

26.恒力F的大小?

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

(1)在C点:        

考查方向

考查物体做圆周运动向心力的分析,及其与速度的关系公式:

解题思路

分析物体在C点的受力,得出合外力,根据合外力提供向心力 ,求得C点的速度。

易错点

对向心力由什么力提供容易模糊不清。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)12.5N

解析

(2)在从B到C的过程中,由机械能守恒定律可知    在B点: 

考查方向

考查根据动能动能定理求速度:

解题思路

根据B到C过程中动能定理的公式解得物体在B点的速度,根据速度与向心力、合外力

易错点

对向心力由什么力提供容易模糊不清。

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

  (3)2N

解析

在从A到B的过程中 (也可以用动能定理求解

考查方向

考查牛顿第二运动定律:F合力=ma。考查运动学的基本公式:

解题思路

对A到B的过程中使用动能定理解得恒力F的大小,或者根据运动学公式求出加速度a,再根据匀速运动的条件(受力平衡) 求解恒力F的大小。

易错点

对向心力由什么力提供容易模糊不清。

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题型:简答题
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简答题 · 20 分

如图甲所示,M、N 为一对竖直放置的平行金属板,中心各有一小孔 P 和 Q,PQ 连线 垂直金属板,现有质量 m=2.0×10-27 kg,电荷量 q=1.6×10-19C 带正电的粒子连续不断地从 小孔 P 飘入 M、N 板之间,带电粒子在小孔 P 处的初速可忽略。在 M、N 间加有如图乙所 示的交变电压,且 t=0 时 M 板电势高于 N 板电势。带电粒子在 M、N 间运动过程中,粒子 所受重力以及粒子之间的相互作用力均可忽略不计。

28.如果两平行金属板间距离 d=5.0cm, 求:

①带电粒子从小孔 Q 中射出时的最大速度值;   

② 在 t=0.125×10 s 时飘入小孔 P 的带电粒子到达小孔 Q 时的动能;

29.如果在 时间内(n=0,1,2,„„),由小孔 P 飘入的带 电粒子都能从小孔 Q 中射出,则两板间距离 d 应满足怎样的条件。

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)①②5.0×10-20J

解析

(1)带电粒子在电场中运动的加速度

①带电粒子经过半个周期加速运动,前进的距离 即从t=0时刻飘入P孔的粒子经过0.5T时间刚好运动到Q孔,并从Q孔射出。此时的速度即最大速度。

 ②在t=0.125×10-5s时刻飘入P孔的带电粒子,在时间内,加速向右运动位移 粒子做减速运动的位移设带电粒子到达小孔Q的动能为EkQ,由动能定理 
解得EkQ=5.0×10-20J

考查方向

匀变速直线运动及其公式、图像牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

(1)进入到金属板之间的带电粒子的加速度根据牛顿第二定律和

结合求解.再由Vm=at即可求出最大速度。

易错点

此题很难,每个点都容易出错。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)d<2.5cm

解析

(2)如果只在[n~(n+0.25)]×10-5s内,

即在每个周期的时间内从小孔P飘入的粒子均能从Q孔射出,

只要每个周期内时刻从小孔P飘入的带电粒子能从Q孔射出,

则在每个周期内之前飘入小孔P的粒子就一定能从Q孔射出。

每个周期内时刻飘入的带电粒子,

时间内向右加速运动,

时间内向右减速到零,此后则返回向左运动。

所以,

在每个周期内时刻飘入的带电粒子,

时刻向右运动到最远点,

并可从小孔Q中射出,

则两板间距离d应满足的条件是时间内的位移s>

解得   s =2.5cm 即两板间距离d应满足的条件是d<2.5cm

考查方向

匀变速直线运动及其公式、图像牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

(2)通过分析每个周期内带电粒子的运动情况,确定只有在每个周期的0~

时间内放出的带电粒子才能从小孔Q中射出时应满足的条件,根据牛顿第二定律和运动学公式求解各物理量之间应满足的关系.

易错点

此题很难,每个点都容易出错。

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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

20.如图所示,可视为质点的质量为m且所带电量为q的小球,用一绝缘轻质细绳悬

挂于O点,绳长为L,现加一水平向右的足够大的匀强电场,电场强度大小为       ,小球初始位置在最低点,若给小球一个水平向右的初速度,使小球能够在竖直面内做圆周运动,忽略空气阻力,重力加速度为g。则下列说法正确的是(     )

A  小球在运动过程中机械能守恒

B小球在运动过程中机械能不守恒

C小球在运动过程的最小速度至少为

D小球在运动过程的最大速度至少为

正确答案

B,D

解析

因为在小球在运动过程中电场力做了功,所以机械能不守恒,故A错误,B正确;

小球在运动过程中电场力,方向为水平方向,重力和电场力的合力大小为,方向与水平方向夹角为53度斜向下,则电场和重力场可等效为一个方向与水平方向夹角为53度斜向下的一个等效场,当小球在等效场的最高点绳上的力为0时速度最小,此时重力和电场力的合力提供向心力根据解得小球在运动过程的最小速度为。当小球在等效场的最高低点时根据动能定理,解得此时速度为恰好做圆周运动时最大速度,所以为最大速度的最小值,所以D正确。所以本题正确答案为BD。

考查方向

本题考查了带电体在电场中运动,动能定理、机械能守恒定律

解题思路

1、根据机械能守恒定律的条件判定是否守恒。

2、找出电场力和重力的合力的大小方向,将电场和重力场等效,在等效场的最高点速度最小,根据动能定理求出最小速度。

易错点

本题的易错点就是以为在竖直最高点速度最小。

知识点

牛顿第二定律动能 动能定理
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

16.如图,电梯质量为M,地板上放置一个质量为m的物体,轻质钢索拉电梯由静止开始向上加速运动,当上升高度为H时,速度达到v,不计空气阻力,则

A钢索的拉力做功等于

B钢索对电梯及物体构成的系统做功等于

(M+m)v2

C地板对物体的支持力做功等于

mv2+mgH

D地板克服物体的重力做功的平均功率等于mgv

正确答案

C

解析

A选项,对电梯与物体整体使用动能定理有:W拉力-(M+m)gH=(M+m)v2,得钢索的拉力做功W拉力=(M+m)v2+(M+m)gH,故A、B选项错误。C选项,单独对物体使用动能定理有:W支持力mgH=mv2,得地板对物体的支持力做功

W支持力=mv2+mgH,故C选项正确。D选项,根据公式P=Fvv是瞬时值计算的功率也是瞬时值,由于在运动过程中速度一直变化,故P=Fv=mgv是瞬时值,故D选项错误。

考查方向

1、考查动能定理的基本公式。

2、整体法与隔离法分析物体运动。

3、功率的公式P=Fv。

解题思路

1、对电梯与物体进行整体分析,受重力和绳子拉力,拉力做正功,重力做负功,写出动能定理的表达式:W拉力-(M+m)gH=(M+m)v2

2、单独分析物体受重力和地板对物体的支持力,支持力做正功,重力做负功,写出动能定理的表达式:

W支持力mgH=mv2

3、根据功率公式P=Fv分析平均功率。

易错点

1、误认为绳子拉力做功等于物体动能变化量。

2、运用动能定理时对物体受力分析不完全。

3、不理解克服重力做功的含义:即重力做负功。

知识点

功率动能 动能定理
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题型:简答题
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简答题 · 16 分

如图所示,长 L=0.20m 的不可伸长的轻绳上端固定在 O 点, 下端系一质量 m=0.10kg 的小球(可视为质点),将绳拉至水平位 置,无初速地释放小球。当小球运动至 O 点正下方的 M 点时,绳 刚好被拉断。经过一段时间,小球落到了水平地面上 P 点,P 点 与 M 点的水平距离 x=0.80m,不计空气阻力,取重力加速度 g=10m/s2。求:

23.小球运动至 M 点时的速率 v;

24.M 点距水平地面的高度 h。

25.绳所能承受的最大拉力 F 的大小; 

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)2.0

解析

(1)小球自绳处于水平位置释放到最低点的过程机械能守恒,则有mgL=mv2 解得 m/s

考查方向

抛体运动功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

(1)因为是曲线运动,所以对小球由机械能守恒或者动能定理列方程求解;

易错点

不应该出错

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

0.8m

解析

设小球自M点到P点的运动时间为t,则h=gt2, x=vt 解得h=0.80m

考查方向

抛体运动功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

由平抛运动规律求解。

易错点

不应该出错

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

3N

解析

设小球通过最低点时绳的拉力为F′,根据牛顿第二定律有 解得  F′=3.0N 根据牛顿第三定律可知绳所能承受最大拉力F=3N。

考查方向

抛体运动功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

在M点由合力提供向心力可求F;

易错点

不应该出错

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