如图所示,在水平面内有一圆柱形轨道,虚线MN将轨道分为左右两部分,左侧光滑且有垂直于圆柱外表面的辐射状磁场,右侧粗糙且有平行于圆柱的匀强电场。外表面绝缘的导体圆环P套在导轨上位于左端的弹射器内,某时刻弹射器给P一冲量,将P弹射进入辐射状磁场,P向右运动一段时间在边界MN处与绝缘带电圆环Q发生弹性碰撞,碰撞过程中Q的带电量不变,碰后P反弹进入磁场,Q则进入右侧电场中,在电场右侧导轨上存在两档板,Q与档板碰后反弹,碰撞时间极短,碰后损失的机械能。已知P、Q两圆环的直径略大于导轨,磁场区域长度为,P、Q两圆环周长均为,P的质量,电阻,Q环质量,带电量,Q环在虚线MN右侧受到摩擦阻力,圆环所在位置磁感应强度,电场强度,右侧的挡板到MN的距离为。求:
(1)导体环P刚弹射入磁场的加速度;
(2)P环与Q环碰后是否能返回弹射器,若能求出返回弹射器的速度,若不能求P环停止时离MN有多远;
(3)Q环在电场中运动的路程。
(1)导体环P刚弹射入磁场的加速度;
(2)P环与Q环碰后是否能返回弹射器,若能求出返回弹射器的速度,若不能求P环停止时离MN有多远;
(3)Q环在电场中运动的路程。
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更新时间:2024/04/19 22:43:06
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较难
(0.4)
【推荐1】如图所示,竖直平面内有等量异种点电荷M、N水平固定放置,其中M为正电荷,N为负电荷,两电荷正下方固定一足够长的光滑水平绝缘直杆,A、B分别为杆上位于M、N正下方的两点,O点为AB的中点。中心开孔的小球a、b穿在杆上,分别位于A、B两点处,其中小球a质量为m、电荷量为q(q>0),小球b不带电且处于静止状态。将小球a由静止释放,已知两小球碰撞为完全弹性碰撞,且碰撞过程电量不转移,取无穷远处电势为零,A点电势为φ,重力加速度大小为g,求:
(1)小球a运动至O点时,所受轨道的弹力大小;
(2)若碰撞后小球a恰能回到O点,求小球b的质量;
(3)已知AB两点的距离为L,若AB段变为粗糙,且与小球a的动摩擦因数,小球a由静止释放后向右运动并与小球b碰撞,为使碰后小球a能一直向右运动,求小球b质量的取值范围。
(1)小球a运动至O点时,所受轨道的弹力大小;
(2)若碰撞后小球a恰能回到O点,求小球b的质量;
(3)已知AB两点的距离为L,若AB段变为粗糙,且与小球a的动摩擦因数,小球a由静止释放后向右运动并与小球b碰撞,为使碰后小球a能一直向右运动,求小球b质量的取值范围。
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较难
(0.4)
【推荐2】我国首艘攻击核潜艇,代号091型,西方称其为汉级攻击核潜艇,其核反应堆采用的燃料是铀235,用一个动能约为的热中子(慢中子)轰击铀235,生成不稳定的铀236,从而再裂变为钡144和氪89,同时放出能量和3个快中子,而快中子不利于铀235的裂变。为了能使裂变反应继续下去,需要将反应中放出的快中子减速,从而使生成的中子继续撞击其它铀235.有一种减速的方法是使用石墨(碳12)作减速剂,设中子与碳原子的碰撞是对心弹性碰撞。(可能用到的数据、、),试求:
(1)请写出核反应方程式;
(2)一个动能为的快中子与静止的碳原子碰撞一次后,快中子的动能为多少;
(3)一个动能为的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次,才能减速成为慢中子?
(1)请写出核反应方程式;
(2)一个动能为的快中子与静止的碳原子碰撞一次后,快中子的动能为多少;
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解答题
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较难
(0.4)
【推荐3】如图,一轻弹簧一端固定在垂直水平面的挡板上的A点,B点为弹簧原长位置,开始时弹簧处于压缩状态并锁定,弹簧具有的弹性势能,弹簧右端有一质量的物块P与弹簧接触但不栓接,B点右端C点静止放置一质量m=6.0kg物块K,AC为光滑的水平面,物块K右侧光滑的水平轨道DE上静止放置一质量M=2.0kg的平板车,其上表面与水平轨道BC在同一水平面内,左侧紧靠C点。物块K与平板车上表面之间的动摩擦因数为。FH为竖直面内半径R=0.90m的光滑圆弧轨道,圆心为,FG为竖直方向的直径,其固定在一水平位置可以调节的竖直挡板EF的上方,平板车上表面与圆弧轨道FH可以平滑连接。调节竖直挡板使平板车右侧与E点的水平距离d=1.5m,让弹簧解除锁定推动物块P向右运动,之后物块P进入水平轨道BC与物块K发生弹性正碰,碰撞后物块P被束缚不再运动,物块K滑上平板车带动平板车运动,平板车运动到F点与挡板EF碰撞后速度立即变为0,之后物块K又由平板车滑上圆弧轨道FH。物块P、K均可视为质点,物块K从F点进入圆弧轨道FH时无动能损失,不计空气阻力,重力加速度g取,求
(1)物块P与物块K碰撞之后物块K的速度大小;
(2)从物块K滑上平板车到平板车运动到E点过程中,物块K与平板车之间因摩擦产生的热量Q;(物块K未脱离平板车)
(3)物块K能滑上圆弧轨道且能运动到最高点G,平板车长度L的取值应满足的条件。
(1)物块P与物块K碰撞之后物块K的速度大小;
(2)从物块K滑上平板车到平板车运动到E点过程中,物块K与平板车之间因摩擦产生的热量Q;(物块K未脱离平板车)
(3)物块K能滑上圆弧轨道且能运动到最高点G,平板车长度L的取值应满足的条件。
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解答题
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较难
(0.4)
【推荐1】如图所示,在竖直平面内的坐标系的第Ⅰ象限内存在电场强度方向与x轴正方向的夹角的匀强电场,第Ⅱ象限内的虚线与x轴负方向的夹角也为,第Ⅱ象限内下方以及第Ⅲ、Ⅳ象限内存在匀强电场(图中未画出)和磁感应强度大小、方向垂直坐标平面向里的匀强磁场。一质量、电荷量的带正电小球以大小的初速度从A点沿x轴负方向做直线运动,到达y轴上的C点后经时间经过上的D点,然后在磁场中做匀速圆周运动,并经过x正半轴上的F点。已知A点的横坐标,取重力加速度大小,,,不计空气阻力,不考虑小球经过F点后的运动。求:
(1)第Ⅰ象限内的电场的电场强度大小E以及小球经过C点时的速度大小;
(2)A点的纵坐标以及小球经过D点时的速度大小;
(3)F点的横坐标。
(1)第Ⅰ象限内的电场的电场强度大小E以及小球经过C点时的速度大小;
(2)A点的纵坐标以及小球经过D点时的速度大小;
(3)F点的横坐标。
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(0.4)
名校
【推荐2】在一个水平面上建立x轴,在原点O右侧空间有一个匀强电场,电场强度大小E=6×105N /C,方向与x轴正方向相同,在O处放一个电荷量q=5×10-8C、质量m=0.010kg的带负电绝缘物块,物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2 m/s,如图所示,(g取10m/s2)求:
(1)物块向右运动的最大距离;
(2)物块最终停止时的位置;
(3)物块在电场中运动过程的机械能增量.
(1)物块向右运动的最大距离;
(2)物块最终停止时的位置;
(3)物块在电场中运动过程的机械能增量.
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解答题
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较难
(0.4)
【推荐3】如图所示,光滑绝缘水平面上,质量为m的A球,以的速度与静止于水平面的B球发生弹性碰撞,B球质量为3m,B球所带电荷量为(碰撞过程中A、B两小球质量与电荷量均保持不变,两小球均可看成质点)。已知碰撞后,B球从M点沿水平方向进入与水平方向成角,电场强度大小为的匀强电场中,恰好做直线运动,B球从N点出匀强电场后做平抛运动,从P点沿切线进入竖直光滑绝缘圆弧轨道,OP连线与竖直方向成角,该圆弧轨道与水平线相切于Q点,半径大小为R,且处于大小为方向水平向右的匀强电场中,若B球能沿圆弧轨道运动至Q点,重力加速度为g,求:(1)左侧匀强电场的电场强度的大小。
(2)左侧匀强电场的宽度。
(3)B球在竖直圆轨道上运动过程中与轨道间弹力的最大值。
(2)左侧匀强电场的宽度。
(3)B球在竖直圆轨道上运动过程中与轨道间弹力的最大值。
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,间距为的平行光滑导轨由水平部分和倾角为的斜面部分平滑连接而成。整个导轨上有三个区域存在匀强磁场,且磁感应强度大小均为,其中Ⅰ区磁场垂直于水平导轨但方向未知,Ⅱ区磁场方向竖直向下,Ⅲ区磁场下边界位于斜面底端且方向垂直于斜面向下,Ⅰ区宽度足够大,Ⅱ区和Ⅲ区的宽度均为。除Ⅰ区和Ⅱ区之间的导轨由绝缘材料制成外,其余导轨均由电阻可以忽略的金属材料制成且接触良好。两根质量均为、电阻均为的金属棒垂直于水平部分的导轨放置,初始时刻a棒静置于Ⅰ区、b棒静置于Ⅱ区和Ⅲ区间的无磁场区。水平导轨左侧接有电源和电容为的电容器,斜面导轨上端接有阻值为的电阻,且斜面上还固定着一根绝缘轻弹簧。当单刀双掷开关S接“1”对电容器充满电后,切换至“2”,电容器连通a棒,a棒会在Ⅰ区达到稳定速度后进入Ⅱ区,然后与无磁场区的b棒碰撞后变成一个联合体,联合体耗时穿越Ⅲ区后继续沿斜面向上运动并把弹簧压缩到最短,然后联合体和弹簧都被锁定,已知锁定后的弹簧弹性势能。不计联合体从水平面进入斜面的能量损失,忽略磁场的边界效应。则
(1)Ⅰ区磁场方向(“竖直向上”或“竖直向下)和即将出Ⅲ区时联合体所受的安培力大小;
(2)a棒通过Ⅱ区时,a棒上产生的焦耳热;
(3)电源的电动势E。
(1)Ⅰ区磁场方向(“竖直向上”或“竖直向下)和即将出Ⅲ区时联合体所受的安培力大小;
(2)a棒通过Ⅱ区时,a棒上产生的焦耳热;
(3)电源的电动势E。
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】如图(a)所示,足够长的光滑平行金属导轨JK、PQ倾斜放置,两导轨间距离为L=1.0 m,导轨平面与水平面间的夹角为θ=30°,磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出)垂直于导轨平面向上,导轨的J、P两端连接阻值为R=3.0 Ω的电阻,金属棒ab垂直于导轨放置并用绝缘细线通过光滑定滑轮与重物相连,金属棒ab的质量m=0.20 kg,长也为L=1.0 m,电阻r=0.50 Ω,重物的质量M=0.60 kg,如果将金属棒和重物由静止释放,金属棒沿斜面上滑距离与时间的关系图象如图(b)所示,已知滑轮与ab间的细线与导轨平面平行,不计导轨电阻,g=10 m/s2.求:
(1)t=0时刻金属棒的加速度大小;
(2)磁感应强度B的大小以及在0.6 s内通过电阻R的电荷量;
(3)在0.6 s内电阻R产生的热量。
(1)t=0时刻金属棒的加速度大小;
(2)磁感应强度B的大小以及在0.6 s内通过电阻R的电荷量;
(3)在0.6 s内电阻R产生的热量。
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】电阻不计的足够长的光滑平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,斜面倾角,导轨下端连接一阻值的定值电阻,导轨间距为.一阻值不计、质量为的导体棒,垂直导轨静止放置且与导轨接触良好.匀强磁场垂直穿过导轨平面、磁感应强度,如图所示.现用一恒定功率且平行于导轨向上的力F作用在导体棒的中点,使导体棒从静止开始运动,最终达到稳定速度,不计空气阻力.求:
(1)当导体棒速度v=1m/s时,导体棒加速度a的大小?
(2)棒达到的稳定速度多大?
(3)若在导体棒达到稳定速度的过程中,通过棒的电荷量,电阻R产生的热量Q=1.4J,则棒从静止到稳定速度的运动时间是多少?
(1)当导体棒速度v=1m/s时,导体棒加速度a的大小?
(2)棒达到的稳定速度多大?
(3)若在导体棒达到稳定速度的过程中,通过棒的电荷量,电阻R产生的热量Q=1.4J,则棒从静止到稳定速度的运动时间是多少?
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