【題目】如圖所示，豎直平面內(nèi)有半徑R=0.8m的四分之一光滑圓弧軌道與長CD = 2.0m的絕緣水平面平滑連接。水平面右側(cè)空間存在互相垂直的勻強電場和勻強磁場，電場強度E=40N/C，方向豎直向上，磁場的磁感應(yīng)強度B=1.0T，方向垂直紙面向外。兩個質(zhì)量均為m=2.0×10－6kg的小球a和b，a球不帶電，b球帶q=1.0×10－6C的正電，并靜止于水平面右邊緣處。將a球從圓弧軌道頂端由靜止釋放，運動到D點與b球發(fā)生正碰，碰撞時間極短，碰后兩球粘合成一體飛入復(fù)合場中，最后落在地面上的P點。已知小球a在水平面上運動時所受的摩擦阻力f=0.1mg，DP =2DN，取g=10m/s2. a、b均可作為質(zhì)點。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）求：

（1）小球在C點對軌道的壓力大小；

（2）小球a與b相碰后瞬間速度的大小v；

（3）水平面離地面的高度h．

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

（1）對小球由a到C

小球在C點

解得：

FN =3mg=6.0×10－5N

根據(jù)牛頓第三定律得：小球在C點對軌道的壓力大小

FN＇= FN = 6.0×10－5N。

（2）設(shè)a球到D點時的速度為vD，從釋放至D點，根據(jù)動能定理：

對a、b球，碰撞過程動量守恒，則

mvD = 2mv

解得

v = 1.73 m/s。

（3）兩球進入復(fù)合場后，由計算可知

Eq = 2mg

兩球在洛侖茲力作用下做勻速圓周運動軌跡示意圖如圖所示

洛侖茲力提供向心力

解得：

r = 6.92m，

由DP =2DN，依圖由幾何知識可知：∠NDP=60，△ODP為等邊三角形，則：

r = 2h

解得

h = 3.46m

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗證動量守恒定律。主要實驗步驟如下：

(ⅰ)將斜槽固定在水平桌面上，調(diào)整末端切線水平；

(ⅱ)將白紙固定在水平地面上，白紙上面放上復(fù)寫紙；

(ⅲ)用重錘線確定斜槽末端在水平地面上的投影點O；

(ⅳ)讓小球A緊貼定位卡由靜止釋放，記錄小球的落地點，重復(fù)多次，確定落點的中心位置Q；

(ⅴ)將小球B放在斜槽末端，讓小球A緊貼定位卡由靜止釋放，記錄兩小球的落地點，重復(fù)多次，確定A、B兩小球落點的中心位置P、R；

(ⅵ)用刻度尺測量P、Q、R距O點的距離x1、x2、x3；

(ⅶ)用天平測量小球A、B質(zhì)量m1、m2；

(ⅷ)分析數(shù)據(jù)，驗證等式m1x2=m1x1+m2x3是否成立，從而驗證動量守恒定律。

請回答下列問題

(1) 步驟(ⅴ)與步驟(ⅳ)中定位卡的位置應(yīng)_____________；

(2)步驟(ⅶ)用天平測得A的質(zhì)量為17.0 g。測量小球B的質(zhì)量時將小球B放在天平的__盤，__盤放上一個5 g砝碼，游碼如圖乙位置時天平平衡；

(3)如圖丙是步驟(ⅵ)的示意圖。該同學(xué)為完成步驟(ⅷ)設(shè)計了下列表格，并進行了部分填寫，請將其補充完整①_______②_________③___________。

物理量

碰前

碰后

m/g

m1＝17.0

m1＝17.0　　m2＝　①　

x/cm

x2＝50.35

x1＝�、凇�　　x3＝74.75

mx/g·cm

m1x2＝855.95

m1x1+m2x3=�、邸�

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系.

(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通過僅測量__________(填選項前的符號),間接地解決這個問題.

A.小球開始釋放高度h

B.小球拋出點距地面的高度H

C.小球做平拋運動的水平距離（射程）

(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影.實驗時,先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程.然后,把被碰小球靜置于軌道的水平部分,再將入射球從斜軌上S位置靜止釋放,與小球相碰,并多次重復(fù).接下來要完成的必要步驟是__________(填選項前的符號).

A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2

B.測量小球m1開始釋放高度h

C.測量拋出點距地面的高度H

D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N

E.測量平拋射程OM、ON

(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為__________(用(2)中測量的量表示);若碰撞是彈性碰撞,那么還應(yīng)滿足的表達式為__________(用(2)中測量的量表示).

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖（a），在跳臺滑雪比賽中，運動員在空中滑翔時身體的姿態(tài)會影響其下落的速度和滑翔的距離。某運動員先后兩次從同一跳臺起跳，每次都從離開跳臺開始計時，用v表示他在豎直方向的速度，其v-t圖像如圖（b）所示，t1和t2是他落在傾斜雪道上的時刻。則

A. 第二次滑翔過程中在豎直方向上的位移比第一次的小

B. 第二次滑翔過程中在水平方向上的位移比第一次的大

C. 第二次滑翔過程中在豎直方向上的平均加速度比第一次的大

D. 豎直方向速度大小為v1時，第二次滑翔在豎直方向上所受阻力比第一次的大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖（a），某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50Hz的交流電源，紙帶等。回答下列問題：

（1）鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)μ=______（用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示）

（2）某次實驗時，調(diào)整木板與水平面的夾角θ=30°。接通電源。開啟打點計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點跡清晰的一條紙帶，如圖（b）所示。圖中的點為計數(shù)點（每兩個相鄰的計數(shù)點間還有4個點未畫出）。重力加速度為9.8 m/s2。可以計算出鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為_____________（結(jié)果保留2位小數(shù)）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】下列說法正確的是（　�。�

A.勻速圓周運動是一種勻變速曲線運動

B.加速度恒定的運動不可能是曲線運動

C.若忽略空氣阻力，斜拋運動可以看成是水平方向的勻速直線運動和豎直方向上的勻變速直線運動的合運動

D.做圓周運動的物體，如果角速度很大，其線速度不一定大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】到2018年1月，全球30個國家和地區(qū)共有440個核電機組，總裝機容量為390吉瓦，發(fā)電量約占全球發(fā)電量的11%。鈾235是核電站的主要核燃料，核反應(yīng)堆在工作時，鈾235既發(fā)生裂變，也發(fā)生衰變。鈾235裂變方程為：，衰變方程為，則下列說法正確的是（ ）

A. 裂變過程放出能量，衰變過程吸收能量

B. 裂變產(chǎn)生的新核X中含有88個中子

C. 衰變產(chǎn)生的新核Y不再具有放射性

D. 核裂變釋放能量產(chǎn)生的高溫會加快鈾235的衰變

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】質(zhì)譜分析儀中，為解決帶電粒子速度方向的發(fā)散問題，常使用準直管和偏轉(zhuǎn)電場的小孔相配合的方式。如圖甲所示的質(zhì)譜分析儀中，離子源A產(chǎn)生的初速為零、帶電量均為e、質(zhì)量不同的正離子被電壓為U0的加速電場加速后勻速通過準直管，從中軸線上的O點垂直射入勻強偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)后通過極板MN上的小孔S離開電場，經(jīng)過一段勻速直線運動，垂直于邊界O′P進入扇形勻強磁場區(qū)域O′PQ。質(zhì)量為m的正離子恰好能夠垂直打在O′Q的中點S1處，已知MO=d，MS=2d，O′T=R，∠PO′Q=90°。（忽略粒子所受重力）求：

（1）正離子到達O點的動能；

（2）偏轉(zhuǎn)電場場強E0的大小以及MN與O′P的夾角；

（3）扇形勻強磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度B的大小；

（4）能打在O′Q上的正離子的質(zhì)量mx的范圍；

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖1所示，一質(zhì)量為m=1kg的物體置于水平面上，在水平外力的作用下由靜止開始運動，水平外力隨時間的變化情況如圖2所示，物體運動的速度隨時間變化的情況如下圖3所示，4s后圖線沒有畫出．g取10m/s2．求：

（1）物體在第3s末的加速度大�。�

（2）物體與水平面間的動摩擦因數(shù)；

（3）物體在前6s內(nèi)的位移．

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