如圖所示.輕彈簧一端連于固定點(diǎn)O.可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng).另一端連接一帶電小球P,其質(zhì)量m=2×10-2 kg,電荷量q=0.2 C.將彈簧拉至水平后.以初速度V0=20 m/s豎直向下射出小球P,小球P到達(dá)O點(diǎn)的正下方O1點(diǎn)時(shí)速度恰好水平.其大小V=15 m/s.若O.O1相距R=1.5 m,小球P在O1點(diǎn)與另一由細(xì)繩懸掛的.不帶電的.質(zhì)量M=1.6×10-1 kg的靜止絕緣小球N相碰.碰后瞬間.小球P脫離彈簧.小球N脫離細(xì)繩.同時(shí)在空間加上豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直于紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的弱強(qiáng)磁場(chǎng).此后.小球P在豎直平面內(nèi)做半徑r=0.5 m的圓周運(yùn)動(dòng).小球P.N均可視為質(zhì)點(diǎn).小球P的電荷量保持不變.不計(jì)空氣阻力.取g=10 m/s2.那么. (1)彈簧從水平擺至豎直位置的過程中.其彈力做功為多少? (2)請(qǐng)通過計(jì)算并比較相關(guān)物理量.判斷小球P.N碰撞后能否在某一時(shí)刻具有相同的速度. (3)若題中各量為變量.在保證小球P.N碰撞后某一時(shí)刻具有相同速度的前提下.請(qǐng)推導(dǎo)出r的表達(dá)式(要求用B.q.m.θ表示.其中θ為小球N的運(yùn)動(dòng)速度與水平方向的夾角). 解析: (1)設(shè)彈簧的彈力做功為W.有: ① 代入數(shù)據(jù).得:W=J ② (2)由題給條件知.N碰后作平拋運(yùn)動(dòng).P所受電場(chǎng)力和重力平衡.P帶正電荷.設(shè)P.N碰后的速度大小分別為v1和V.并令水平向右為正方向.有: ③ 而: ④ 若P.N碰后速度同向時(shí).計(jì)算可得V<v1.這種碰撞不能實(shí)現(xiàn).P.N碰后瞬時(shí)必為反向運(yùn)動(dòng).有: ⑤ P.N速度相同時(shí).N經(jīng)過的時(shí)間為.P經(jīng)過的時(shí)間為.設(shè)此時(shí)N的速度V1的方向與水平方向的夾角為.有: ⑥ ⑦ 代入數(shù)據(jù).得: ⑧ 對(duì)小球P.其圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T.有: ⑨ 經(jīng)計(jì)算得: <T. P經(jīng)過時(shí).對(duì)應(yīng)的圓心角為.有: ⑩ 當(dāng)B的方向垂直紙面朝外時(shí).P.N的速度相同.如圖可知.有: 聯(lián)立相關(guān)方程得: 比較得. .在此情況下.P.N的速度在同一時(shí)刻不可能相同. 當(dāng)B的方向垂直紙面朝里時(shí).P.N的速度相同.同樣由圖.有: . 同上得: . 比較得. .在此情況下.P.N的速度在同一時(shí)刻也不可能相同. (3)當(dāng)B的方向垂直紙面朝外時(shí).設(shè)在t時(shí)刻P.N的速度相同.. 再聯(lián)立④⑦⑨⑩解得: 當(dāng)B的方向垂直紙面朝里時(shí).設(shè)在t時(shí)刻P.N的速度相同. 同理得: . 考慮圓周運(yùn)動(dòng)的周期性.有: (給定的B.q.r.m.等物理量決定n的取值) 16.如圖.ABCD是邊長(zhǎng)為的正方形.質(zhì)量為.電荷量為的電子以大小為的初速度沿紙面垂直于BC變射入正方形區(qū)域.在正方形內(nèi)適當(dāng)區(qū)域中有勻強(qiáng)磁場(chǎng).電子從BC邊上的任意點(diǎn)入射.都只能從A點(diǎn)射出磁場(chǎng).不計(jì)重力.求: (1)次勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小, (2)此勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積. 解析:(1)設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.令圓弧是自C點(diǎn)垂直于BC入射的電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)行軌道.電子所受到的磁場(chǎng)的作用力 應(yīng)指向圓弧的圓心.因而磁場(chǎng)的方向應(yīng)垂直于紙面向外.圓弧的圓心在CB邊或其延長(zhǎng)線上.依題意.圓心在A.C連線的中垂線上.故B 點(diǎn)即為圓心.圓半徑為按照牛頓定律有 聯(lián)立①②式得 中決定的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小.可知自點(diǎn)垂直于入射電子在A點(diǎn)沿DA方向射出.且自BC邊上其它點(diǎn)垂直于入射的電子的運(yùn)動(dòng)軌道只能在BAEC區(qū)域中.因而.圓弧是所求的最小磁場(chǎng)區(qū)域的一個(gè)邊界. 為了決定該磁場(chǎng)區(qū)域的另一邊界.我們來考察射中A點(diǎn)的電子的速度方向與BA的延長(zhǎng)線交角為(不妨設(shè))的情形.該電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示. 圖中.圓的圓心為O.pq垂直于BC邊 .由③式知.圓弧的半徑仍為.在D為原點(diǎn).DC為x軸.AD為軸的坐標(biāo)系中.P點(diǎn)的坐標(biāo)為 這意味著.在范圍內(nèi).p點(diǎn)形成以D為圓心.為半徑的四分之一圓周.它是電子做直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的分界線.構(gòu)成所求磁場(chǎng)區(qū)域的另一邊界. 因此.所求的最小勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)分別以和為圓心.為半徑的兩個(gè)四分之一圓周和所圍成的.其面積為 評(píng)分參考:本題10分.第(1)問4分.①至③式各1分,得出正確的磁場(chǎng)方向的.再給1分.第(2)問6分.得出“圓弧是所求磁場(chǎng)區(qū)域的一個(gè)邊界 的.給2分,得出所求磁場(chǎng)區(qū)域的另一個(gè)邊界的.再給2分,⑥式2分. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

(09年北京卷23).單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量(以下簡(jiǎn)稱流量)。由一種利用電磁原理測(cè)量非磁性導(dǎo)電液體(如自來水、啤酒等)流量的裝置,稱為電磁流量計(jì)。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的傳感器和顯示儀表兩部分組成。

傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示,圓筒形測(cè)量管內(nèi)壁絕緣,其上裝有一對(duì)電極和c,a,c間的距離等于測(cè)量管內(nèi)徑D,測(cè)量管的軸線與a、c的連接放像以及通過電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向三者相互垂直。當(dāng)導(dǎo)電液體流過測(cè)量管時(shí),在電極a、c的間出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E,并通過與電極連接的儀表顯示出液體流量Q。設(shè)磁場(chǎng)均勻恒定,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。

(1)已知,設(shè)液體在測(cè)量管內(nèi)各處流速相同,試求E的大。去3.0)

(2)一新建供水站安裝了電磁流量計(jì),在向外供水時(shí)流量本應(yīng)顯示為正值。但實(shí)際顯示卻為負(fù)值。經(jīng)檢查,原因是誤將測(cè)量管接反了,既液體由測(cè)量管出水口流入,從如水口流出。因?yàn)橐鸭訅撼錆M管道。不便再將測(cè)量管拆下重裝,請(qǐng)你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎钡暮?jiǎn)便方法;

(3)顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻,其阻值記為 a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率色變化而變化,從而會(huì)影響顯示儀表的示數(shù)。試以E、R。r為參量,給出電極a、c間輸出電壓U的表達(dá)式,并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對(duì)顯示儀表示數(shù)的影響。

 

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(09年福建卷)21.如圖甲,在水平地面上固定一傾角為θ的光滑絕緣斜面,斜面處于電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端,整根彈簧處于自然狀態(tài)。一質(zhì)量為m、帶電量為q(q>0)的滑塊從距離彈簧上端為s0處?kù)o止釋放,滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中電量保持不變,設(shè)滑塊與彈簧接觸過程沒有機(jī)械能損失,彈簧始終處在彈性限度內(nèi),重力加速度大小為g。

(1)求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時(shí)間t1
(2)若滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中最大速度大小為vm,求滑塊從靜止釋 
放到速度大小為vm過程中彈簧的彈力所做的功W;
(3)從滑塊靜止釋放瞬間開始計(jì)時(shí),請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整
個(gè)過程中速度與時(shí)間關(guān)系v-t圖象。圖中橫坐標(biāo)軸上的t1、t2及t3分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達(dá)到最大值及第一次速度減為零的時(shí)刻,縱坐標(biāo)軸上的v1為滑塊在t1時(shí)刻的速度大小,vm是題中所指的物理量。(本小題不要求寫出計(jì)算過程)

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(06年四川卷)(16分)蕩秋千是大家喜愛的一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)。隨著科技迅速發(fā)展,將來的某一天,同學(xué)們也會(huì)在其它星球上享受蕩秋千的樂趣。假設(shè)你當(dāng)時(shí)所在星球的質(zhì)量是M、半徑為R,可將人視為質(zhì)點(diǎn),秋千質(zhì)量不計(jì)、擺長(zhǎng)不變、擺角小球90°,萬有引力常量為G。那么,

(1)該星球表面附近的重力加速度等于多少?

(2)若經(jīng)過最低位置的速度為v0,你能上升的最大高度是多少?

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(08年四川卷)25.(20分)一傾角為θ=45°的斜血固定于地面,斜面頂端離地面的高度h0=1m,斜面底端有一垂直于斜而的固定擋板。在斜面頂端自由釋放一質(zhì)量m=0.09kg的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))。小物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2。當(dāng)小物塊與擋板碰撞后,將以原速返回。重力加速度g=10 m/s2。在小物塊與擋板的前4次碰撞過程中,擋板給予小物塊的總沖量是多少?

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(06年四川卷)(19分)如圖所示的電路中,兩平行金屬板AB水平放置,兩板間的距離d=40 cm。電源電動(dòng)勢(shì)E=24V,內(nèi)電阻r=1Ω,電阻R=15Ω。閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0=4 m/s豎直向上射入板間。若小球帶電量為q=1×10-2 C,質(zhì)量為m=2×10-2 kg,不考慮空氣阻力。那么,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí),小球恰能到達(dá)A板?此時(shí),電源的輸出功率是多大?(取g=10 m/s2)

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