组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 动量守恒定律 > 动量定理的表述及应用 > 用动量定理解决流体问题
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:481 题号:22606099
带电粒子在磁场中的螺旋线运动被广泛应用于磁聚焦技术。如图所示,在x<0的区域I中存在磁感应强度大小,方向垂直纸面向里的匀强磁场;在的区域Ⅱ中,存在沿x轴正方向的匀强磁场B2;在区域Ⅲ中存在电场强度大小为,方向沿y轴正方向的匀强电场;其它区域电磁场忽略不计。在x=7d处垂直x轴放置一块长度为2d的接收板,上端紧靠x轴。在A(0,d)位置有一粒子源,在xOy平面内按角度均匀发射质量为m,电荷量为+q的粒子,粒子的速度方向限制在图中θ是速度与x轴负半轴夹角)范围内,速度大小满足(其中v0已知)。已知粒子打到接收板后即被吸收,接收板不影响电场分布,不计空气阻力、重力和粒子间的相互作用力,可能用到
(1)求θ=60°的粒子击中y轴的坐标;
(2)若,求在区域Ⅱ内粒子离开x轴的最大距离;
(3)若单位时间内,粒子源发射N个粒子,所有粒子均能经过C(3d,0)点,求:
B2所有可能的大小;
②稳定后,接收板受到的垂直冲击力大小。

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解答题 | 较难 (0.4)
【推荐1】动量定理在物理学中有着非常重要的地位,是解决物理问题的重要工具。
(1)如图所示,质量为m的物体在光滑的水平面上受到恒力F的作用,做匀变速直线运动。初始时刻,物体的速度为,经过一段时间,它的速度为。结合以上情景,利用牛顿第二定律和运动学公式推导动量定理表达式。
(2)单个微小粒子撞击巨大物体的力是局部而短促的脉冲,但大量粒子撞击物体的平均效果是均匀而持续的力。我们假定单位体积内粒子数量为,每个粒子的质量为m,粒子运动速率均为。如果所有粒子都垂直物体表面运动并与其碰撞,碰撞后粒子垂直物体表面返回的速度大小也是,利用所学力学知识,导出物体表面单位面积所受粒子压力fmnv的关系。
(3)在近地轨道绕地球做圆周运动的人造卫星会受到稀薄空气阻力作用,导致卫星运行的轨道半径逐渐变小。某同学为估算稀薄空气对卫星的阻力大小,做出了如下假设:一质量为m最大横截面积为A的人造卫星绕地球运动,每一圈均视为匀速圆周运动,运行轨道范围内稀薄空气的密度为,稀薄空气看成是由彼此不发生相互作用的颗粒组成的,所有的颗粒原来都静止,它们与人造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度,在与这些颗粒碰撞的前后,卫星的速度可认为保持不变。地球质量为M,引力常量为G。试估算卫星在半径为r轨道上运行时,卫星所受阻力大小F

2024-04-22更新 | 341次组卷
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【推荐2】如图,是某科技小组制做的嫦娥四号模拟装置示意图,用来演示嫦娥四号空中悬停和着陆后的分离过程,它由着陆器和巡视器两部分组成,其中着陆器内部有喷气发动机,底部有喷气孔,在连接巡视器的一侧有弹射器.演示过程:先让发动机竖直向下喷气,使整个装置竖直上升至某个位置处于悬停状态,然后让装置慢慢下落到水平面上,再启动弹射器使着陆器和巡视器瞬间分离,向相反方向做减速直线运动.若两者均停止运动时相距为L,着陆器(含弹射器)和巡视器的质量分别为Mm,与水平面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g,发动机喷气着陆器口截面积为S,喷出气体的密度为p;不计喷出气体巡视器对整体质量的影响.求

(1)整个装置悬停时受到的竖直向上的作用力和喷出气体的速度;
(2)巡视器在水平面上滑动的位移大小.
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解答题 | 较难 (0.4)
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【推荐3】气体压强与温度对于同一个物理问题,常常可以从宏观和微观两个不同角度进行研究。
(1)如图所示,棱长为d的正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量,为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略,其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等,与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变,利用所学力学知识,
①求一个粒子与器壁碰撞一次受到的冲量大小I
②导出容器壁单位面积所受粒子压力f
(2)“温度是分子平均动能的标志”可以表示为为物理常量)。
查阅资料还可得到信息:
第一,理想气体的模型为气体分子可视为质点,分子间除了相互碰撞外,分子间无相互作用力;
第二,一定质量的理想气体,其压强p与热力学温度T的关系式为,式中n为单位体积内气体的分子数,k为常数。
请根据上述信息并结合第(1)问的信息完成证明:,并求出的表达式。
2022-05-06更新 | 1475次组卷
共计 平均难度:一般