【題目】如圖甲所示的陀螺可在圓軌道的外側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落,好像軌道對它施加了魔法一樣,被稱為“魔力陀螺”,該玩具深受孩子們的喜愛.其物理原理可等效為如圖乙所示的模型:半徑為R的磁性圓軌道豎直固定,質(zhì)量為m的小鐵球(視為質(zhì)點)在軌道外側(cè)轉(zhuǎn)動,A、B兩點分別為軌道上的最高、最低點.小鐵球受軌道的磁性引力始終指向圓心且大小不變,不計摩擦和空氣阻力,重力加速度為g.下列說法正確的是
A. 小鐵球可能做勻速圓周運動
B. 小鐵球繞軌道轉(zhuǎn)動時機械能不守恒
C. 小鐵球在A點的速度的最小值為
D. 要使小鐵球不脫軌,軌道對小鐵球的磁性引力至少為5mg
【答案】D
【解析】
AB.小鐵球在運動的過程中受到重力、軌道的支持力和磁力的作用,其中鐵球受軌道的磁性引力始終指向圓心且大小不變,支持力的方向過圓心,它們都始終與運動的方向垂直,所以磁力和支持力都不能對小鐵球做功,只有重力會對小鐵球做功,所以小鐵球的機械能守恒,在最高點的速度最小,在最低點的速度最大。小鐵球不可能做勻速圓周運動。故A B錯誤;
C. 小鐵球在運動的過程中受到重力、軌道的支持力和磁力的作用,在最高點軌道對小鐵球的支持力的方向可以向上,小鐵球的速度只要大于0即可通過最高點。因此小球在最高點的速度最小值不是,故C錯誤。
D. 由于小鐵球在運動的過程中機械能守恒,所以小鐵球在最高點的速度越小,則機械能越小,在最低點的速度也越小,根據(jù):,可知小鐵球在最低點時需要的向心力越小。而在最低點小鐵球受到的重力的方向向下,支持力的方向也向下、只有磁力的方向向上。要使鐵球不脫軌,軌道對鐵球的支持力一定要大于0.所以鐵球不脫軌的條件是:小鐵球在最高點的速度恰好為0,而且到達最低點時,軌道對鐵球的支持力恰好等于0。根據(jù)機械能守恒定律,小鐵球在最高點的速度恰好為0,到達最低點時的速度滿足
軌道對鐵球的支持力恰好等于0,則磁力與重力的合力提供向心力,即:
聯(lián)立得:F=5mg可知,要使鐵球不脫軌,軌道對鐵球的磁性引力至少為5mg。故D正確。
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,空間中有一水平面,其右側(cè)為一垂直于水平面的墻面.現(xiàn)使空間內(nèi)具有一勻強磁場,大小為,方向如圖所示,已知一質(zhì)量為,帶電量為的小球,在距墻左處的水平面上以速度開始向右水平運動,設(shè)球與水平面動摩擦因數(shù)為,且與墻的碰撞為彈性的.試問:
(1)要使小球曾經(jīng)運動到平面以上,且最后以垂直于墻面的速度與墻相碰,以上數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的條件.
(2)設(shè)小球可以運動到平面以上,并且為(1)中所滿足條件的次小值,而且由小球運動到靜止用時為.小球最終停在何處?
(3)若小球始終緊貼水平面運動,且最終靜止于原出發(fā)點,則從出發(fā)到靜止耗時為多少?
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【題目】如圖所示,變壓器為理想變壓器,副線圈中三個電阻的阻值大小關(guān)系為R1=R2=2r=2Ω,電流表為理想交流電表,原線圈輸入正弦式交流電e=110sin100t(V),開關(guān)S斷開時,電阻r消耗的電功率為100W。下列說法正確的是
A. 原線圈輸入電壓的有效值為110V
B. 開關(guān)S閉合前后,通過電阻R1的電流之比為2︰3
C. 開關(guān)S閉合前后,電流表的示數(shù)之比為2︰3
D. 變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為11︰3
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【題目】如圖是為了定量研究物體的位置變化作出的坐標軸(x軸).在畫該坐標軸時規(guī)定原點在某長直公路上(汽車可調(diào)頭)某廣場的中心,公路為南北走向,規(guī)定向北為正方向.坐標軸上有兩點A和B,A的位置坐標為,B的位置坐標為.下面說法中正確的是
A.A點位于廣場中心南邊5m處
B.A點位于廣場中心北邊5m處
C.由A到B位移為8m
D.汽車在這條公路上行駛,路程與位移大小不一定相等
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【題目】如圖所示,甲、乙兩物塊在兩根相同的彈簧和一根張緊的細線作用下靜止在光滑水平面上,已知甲的質(zhì)量小于乙的質(zhì)量。當細線突然斷開斤兩物塊都開始做簡諧運動,在運動過程中( )
A. 甲的最大速度大于乙的最大速度
B. 甲的最大速度小于乙的最大速度
C. 甲的振幅大于乙的振幅
D. 甲的振幅小于乙的振幅
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【題目】如圖所示,從燈絲發(fā)出的電子經(jīng)加速電場加速后,進入偏轉(zhuǎn)電場,若加速電壓為U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2.僅僅改變加速電壓后,電子在電場中的側(cè)移量y增大為原來的2倍,下列說法中正確的是
A. 加速電壓U1減小到了原來的
B. 偏轉(zhuǎn)電場對電子做的功變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍
C. 電子飛出偏轉(zhuǎn)電場時的速度變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍
D. 電子飛出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍
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【題目】在傾角為θ足夠長的光滑斜面上,存在著兩個磁感應(yīng)強度大小相等的勻強磁場,磁場方向一個垂直斜面向上,另一個垂直斜面向下,寬度均為L,如圖所示.一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形線框,在t=0時刻以速度v0進入磁場,恰好做勻速直線運動,若經(jīng)過時間t0,線框ab邊到達gg′與ff′中間位置時,線框又恰好做勻速運動,則下列說法正確的是( )
A. 當ab邊剛越過ff′時,線框加速度的大小為gsin θ
B. t0時刻線框勻速運動的速度為
C. t0時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為
D. 離開磁場的過程中線框?qū)⒆鰟蛩僦本運動
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【題目】跳傘運動員做低空跳傘表演,直升飛機懸停在離地面 224m 高空.運動員離開飛機在豎直方向先做自由落體運動,經(jīng)過一段時間后,打開降落傘.展開傘后運動員以 12.5m/s的加速度在豎直方向上勻減速下降, 為了運動員的安全,要求運動員落地時速度最大不得超過 5m/s.g 取 10m/s,求:
(1)運動員展開傘時,離地面的高度不得少于多少米?
(2)運動員在空中運動的最短時間是多少秒?
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【題目】如圖所示是某電場中的一條直電場線,一電子(重力不計)從a點由靜止釋放,它將沿直線向b點運動,則可判斷
A. 該電場一定是勻強電場
B. 場強Ea一定小于Eb
C. 電子具有的電勢能一定大于
D. 兩點的電勢一定高于
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