【題目】如圖所示,兩半徑均為R0.2m的光滑絕緣半圓軌道PM、QN在同豎直面內(nèi)放置,兩半圓軌道剛好與絕緣水平面平滑相切于M、N點(diǎn),PQ分別為兩半圓軌道的最高點(diǎn)。水平面MF部分虛線方框內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E,電場(chǎng)區(qū)域的水平寬度LMF0.2m。帶電荷量為q、質(zhì)量為m1kg兩相同帶正電的兩滑塊A、B固定于水平面上,它們不在電場(chǎng)區(qū)域,但A靠近F,它們之間夾有一壓縮的絕緣彈簧(不連接),釋放A、B后,A進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)已脫離彈簧。滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5。已知Eq2N,整個(gè)裝置處于完全失重的宇宙飛船中。

1如果彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能Ep1J求自由釋放A、BBQ點(diǎn)所受的彈力大小;

2如果釋放AB后,要求二者只能在M、F間相碰求彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能Ep的取值范圍。

【答案】(1) (2) <0.4J

【解析】(1)設(shè)A、B分離后獲得的速度大小分別為v1、v2

A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒有0=mv1-mv2

由機(jī)械能守恒有

解得:v1=v2=1m/s

由于整個(gè)裝置完全失重,B在半圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

BQ點(diǎn),由牛頓第二定律有

(2)由(1)可知,釋放A、B后,二者獲得的初速度大小相等,設(shè)為v'。A能通過電場(chǎng),通過電場(chǎng)的最長(zhǎng)時(shí)間為,B運(yùn)動(dòng)到M處需要的時(shí)間,有tAm<tB所以,若AB只能在M、F間相碰,則A必須在相碰前就停在M、F間。A、B初速度大小相等,要滿足在電場(chǎng)區(qū)域相碰,則A至少應(yīng)運(yùn)動(dòng)到MF的中點(diǎn)(A、B相遇在中點(diǎn)),至多運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)(AB相遇在M點(diǎn))。

由能量守恒有

A停在M中點(diǎn)時(shí),由動(dòng)能定理有

A停在MF中點(diǎn)時(shí),同理有

兩種情況對(duì)應(yīng)的Ep分別為0.4J、0.2J

故0.2J< Ep' <0.4J

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,MN、PQ為兩根足夠長(zhǎng)的水平放置的平行金屬導(dǎo)軌,間距L= 1m;整個(gè)空間以OO′為邊界,左側(cè)有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1= 1T,右側(cè)有方向相同、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。兩根完全相同的導(dǎo)體棒ab,質(zhì)量均為m=0.1kg,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.2,其在導(dǎo)軌間的電阻均為R=1Ω。開始時(shí),ab棒均靜止在導(dǎo)軌上,現(xiàn)用平行于導(dǎo)軌的恒力F=0.8N向右拉b棒。假定a棒始終在OO′左側(cè)運(yùn)動(dòng),b棒始終在OO′右側(cè)運(yùn)動(dòng),除導(dǎo)體棒外其余電阻不計(jì),滑動(dòng)摩擦力和最大靜摩擦力大小相等,g10m/s2。

1a棒開始滑動(dòng)時(shí),求b棒的速度大;

2)當(dāng)b棒的加速度為1.5m/s2時(shí),求a棒的加速度大;

3)已知經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間后,b棒開始做勻加速運(yùn)動(dòng),求該勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小,并計(jì)算此時(shí)a棒中電流的熱功率。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(多選)如圖所示,平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接下極板接地,靜電計(jì)所帶電荷量很少,可被忽略.一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的P點(diǎn).現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離(   )

A. 平行板電容器的電容將變小

B. 靜電計(jì)指針張角變小

C. 帶電油滴的電勢(shì)能將減少

D. 若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開,再將下極板向下移動(dòng)一小段距離,則帶電油滴所受電場(chǎng)力不變

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】有一種測(cè)量物體重量的電子秤,其電路原理圖如圖中的虛線部分所示,主要由三部分構(gòu)成:踏板、壓力傳感器R(實(shí)際上是一個(gè)阻值可隨壓力變化的變阻器)、顯示體重的儀表G實(shí)際上是電流表),不計(jì)踏板的質(zhì)量,己知電流表的量程為02A,內(nèi)阻為Rg,電源電動(dòng)勢(shì)為E12V內(nèi)阻為r,電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式為 FR的單位分別為NΩ),下列說法中正確的是(

A. 該秤能測(cè)量的最大體重是3000N

B. 該秤的零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤的0.375A

C. 該秤顯示重量的刻度是均勻標(biāo)注的

D. 該秤顯示的重量F與通過電路中的電流I滿足

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】兩個(gè)圓環(huán)A、B置于同一水平面上,其中A為均勻帶電絕緣環(huán),B為導(dǎo)體環(huán),當(dāng)A以如圖所示的方向繞環(huán)心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度發(fā)生變化時(shí),B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流,則( 。

A. A可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大

B. A可能帶正電且轉(zhuǎn)速減小

C. A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速減小

D. A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,導(dǎo)熱性能良好的氣缸內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞用輕彈簧與缸底相連,當(dāng)氣缸如圖甲水平放置時(shí),彈簧伸長(zhǎng)了x0,活塞到缸底的距離為L0,將氣缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)豎直放置,開口向上,如圖乙所示,這時(shí)活塞剛好向缸底移動(dòng)了x0的距離。已知活塞的橫截面積為S,活塞與氣缸壁的摩擦不計(jì),且氣密性良好,活塞的質(zhì)量為m,重力加速度為g,大氣壓強(qiáng)為p0,

求:①彈簧的勁度系數(shù)的大小;

②若從甲圖到乙圖的過程中,氣體放出的熱量為Q,活塞的重力對(duì)氣體做的功為W,則彈簧開始具有的彈性勢(shì)能為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】質(zhì)量為M的氣球上有一質(zhì)量為m的人,共同靜止在距地面高為h的高空中,現(xiàn)在從氣球上放下一根不計(jì)質(zhì)量的軟繩,人沿著軟繩下滑到地面。軟繩至少為多長(zhǎng),人才能安全到達(dá)地面?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平傳送帶以恒定速率傳動(dòng).每隔相同時(shí)間T,在左端A點(diǎn),輕輕放上一個(gè)完全相同的工件,已知工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,工件質(zhì)量為m.經(jīng)測(cè)量,發(fā)現(xiàn)那些已經(jīng)和傳送帶共速的工件之間的距離均為L.已知重力加速度為g,下列說法正確的是( )

A. 傳送帶的速度大小為

B. 工件在傳送帶上加速時(shí)間為

C. 每個(gè)工件與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為

D. 傳送帶因傳送每一個(gè)工件而多消耗的能量為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在光滑的水平面上放有兩個(gè)小球,其質(zhì)量球上固定一輕質(zhì)彈簧.若將球以速度去碰撞靜止的球,下列說法中正確的是(

A. 當(dāng)彈簧壓縮量最大時(shí),兩球速率都最小

B. 當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),球速率最大

C. 當(dāng)球速率為零時(shí),球速率最大

D. 當(dāng)球速率最大時(shí),彈簧彈性勢(shì)能不為零

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