如圖20所示,質(zhì)量為M =2 kg的小車A靜止在光滑水平面上,A的右端停放有一個質(zhì)量為m =0.4 kg帶正電荷q =0.8 C的小物體B.整個空間存在著垂直紙面向里磁感應強度B =0.5T的勻強磁場,現(xiàn)從小車的左端,給小車A一個水平向右的瞬時沖量I =26 N·s,使小車獲得一個水平向右的初速度,物體與小車之間有摩擦力作用,設小車足夠長,求:
(1)瞬時沖量使小車獲得的動能.
(2)物體B的最大速度.
(3)在A與B相互作用過程中系統(tǒng)增加的內(nèi)能.(g =10m/s2)
(1)瞬時沖量和碰撞是一樣的,由于作用時間極短,可以忽略較小的外力的影響,而且認為,沖量結(jié)束后物體B的速度仍為零,沖量是物體動量變化的原因,根據(jù)動量定理即可求得小車獲得的速度,進而求出小車的動能.
I = Mv0 (1分) v0 = I / M = 13m / s (1分) Ek = Mv02 / 2 = 169J (1分)
(2)小車A獲得水平向右的初速度后,由于A、B之間的摩擦,A向右減速運動B向右加速運動,由于洛倫茲力的影響,A、B之間摩擦也發(fā)生變化,設A、B剛分離時B的速度為vB,則:
BqvB = mg (1分) 即vB = mg / Bq = 10m / s (2分)
若A、B能相對靜止。設共同速度為v,由Mv0 = (M + m)v (2分)
解得 v = 10.8m / s (1分)
因vB<v,說明A、B在沒有達到共同速度前就分離了,
所以B的最大速度為vB = 10m / s. (1分)
(3)由于洛倫茲力的影響,A、B之間的摩擦力逐漸減少,因此無法用Q = fs求摩擦產(chǎn)生的熱量,只能根據(jù)機械能的減少等于內(nèi)能的增加來求解.
由于B物體在達到最大速度時,兩個物體已經(jīng)分離,就要根據(jù)動量守恒定律求這時A的速度,設當物體B的速度最大時物體A的速度為vA
A、B系統(tǒng)水平方向動量守恒:Mv0 = MvA + mvB (2分)
∴vA = (Mv0 – mvB) / M = 11m/s (1分)
Q =ΔE = Mv02 / 2 – MvA2 / 2 – mvB2 / 2 = 28J (2分)
(1)瞬時沖量和碰撞是一樣的,由于作用時間極短,可以忽略較小的外力的影響,而且認為,沖量結(jié)束后物體B的速度仍為零,沖量是物體動量變化的原因,根據(jù)動量定理即可求得小車獲得的速度,進而求出小車的動能.
I = Mv0 (1分) v0 = I / M = 13m / s (1分) Ek = Mv02 / 2 = 169J (1分)
(2)小車A獲得水平向右的初速度后,由于A、B之間的摩擦,A向右減速運動B向右加速運動,由于洛倫茲力的影響,A、B之間摩擦也發(fā)生變化,設A、B剛分離時B的速度為vB,則:
BqvB = mg (1分) 即vB = mg / Bq = 10m / s (2分)
若A、B能相對靜止。設共同速度為v,由Mv0 = (M + m)v (2分)
解得 v = 10.8m / s (1分)
因vB<v,說明A、B在沒有達到共同速度前就分離了,
所以B的最大速度為vB = 10m / s. (1分)
(3)由于洛倫茲力的影響,A、B之間的摩擦力逐漸減少,因此無法用Q = fs求摩擦產(chǎn)生的熱量,只能根據(jù)機械能的減少等于內(nèi)能的增加來求解.
由于B物體在達到最大速度時,兩個物體已經(jīng)分離,就要根據(jù)動量守恒定律求這時A的速度,設當物體B的速度最大時物體A的速度為vA
A、B系統(tǒng)水平方向動量守恒:Mv0 = MvA + mvB (2分)
∴vA = (Mv0 – mvB) / M = 11m/s (1分)
Q =ΔE = Mv02 / 2 – MvA2 / 2 – mvB2 / 2 = 28J (2分)
科目:高中物理 來源: 題型:
實驗序號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
斜面高度h(cm) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
傳感器示數(shù)v(m/s) | 1.40 | 1.98 | 2.42 | 2.80 | 2.90 | 3.47 | 3.70 |
v2(m2/s2) | 1.96 | 3.92 | 5.86 | 7.84 | 8.41 | 12.04 | 13.69 |
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
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科目:高中物理 來源: 題型:
如圖20所示,質(zhì)量為m、邊長為L的正方形線框,從有界勻強磁場上方、離磁場邊界h處由靜止開始下落(下落過程中線圈下邊始終保持水平,不計空氣阻力)。線框每邊電阻為R,勻強磁場的寬度為H(H>L)、磁感應強度為B,重力加速度為g。試求:
(1)當線圈的ab邊剛進入磁場時,它可能做什么運動,并分析各種運動下h的條件.
(2)設ab邊剛進入磁場和剛穿出磁場時都作減速運動,且加速度大小相等。求線框經(jīng)過磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱。
(3)設線圈剛好以勻速運動進入勻強磁場,此時線圈中的電流為I0,且線圈的邊長L=h磁場的寬度H=2h。請在坐標系中定性畫出線圈進入磁場到離開磁場的過程中,線圈中的電流i隨下落高度x變化的圖象。(不需要計算過程,設電流沿abcda如方向為正方向,x以磁場上邊界為起點。)
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科目:高中物理 來源:2010-2011學年北京市海淀區(qū)高三第二學期查漏補缺物理試題(C組) 題型:計算題
如圖20所示,質(zhì)量為m、邊長為L的正方形線框,從有界勻強磁場上方、離磁場邊界h處由靜止開始下落(下落過程中線圈下邊始終保持水平,不計空氣阻力)。線框每邊電阻為R,勻強磁場的寬度為H(H>L)、磁感應強度為B,重力加速度為g。試求:
(1)當線圈的ab邊剛進入磁場時,它可能做什么運動,并分析各種運動下h的條件.
(2)設ab邊剛進入磁場和剛穿出磁場時都作減速運動,且加速度大小相等。求線框經(jīng)過磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱。
(3)設線圈剛好以勻速運動進入勻強磁場,此時線圈中的電流為I0,且線圈的邊長L=h磁場的寬度H=2h。請在坐標系中定性畫出線圈進入磁場到離開磁場的過程中,線圈中的電流i隨下落高度x變化的圖象。(不需要計算過程,設電流沿abcda如方向為正方向,x以磁場上邊界為起點。)
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