【題目】如圖所示,光滑絕緣曲面與水平傳送帶固定在一豎直平面內(nèi),且在B處平滑連接,整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)電場中.水平傳送帶長為L=10m,且以v=5m/s的恒定速度勻速逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).一質(zhì)量為m=0.2kg,電荷量為q=0.2C的帶電的小物體從距傳送帶某一高度的A點(diǎn)由靜止滑下,滑過B點(diǎn)后經(jīng)時(shí)t=2s恰好運(yùn)動(dòng)到傳送帶最后端C處,不考慮滑塊與傳送帶摩擦?xí)r的電量損失,已知小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.25,取g=10m/s2,求:
(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E;
(2)小物體再次經(jīng)過B點(diǎn)后滑上曲面時(shí)離傳送帶的最大豎直高度;
(3)從小物體滑上傳送帶到再次經(jīng)過B點(diǎn)的過程中,小物體與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量.
【答案】(1)E=10N/C (2)h=0.625m (3)Q=22.5J
【解析】
(1)小物塊向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng),結(jié)合位移時(shí)間公式求出勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小,根據(jù)牛頓第二定律求出勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度.
(2)再次返回時(shí),先做勻加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合速度時(shí)間公式求出速度達(dá)到傳送帶速度所需的時(shí)間,以及求出此時(shí)的位移,判斷出小物塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,得出到達(dá)B點(diǎn)的速度,再根據(jù)動(dòng)能定理求出滑上曲面后離傳送帶的最大豎直高度.
(3)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的相對(duì)路程,從而得出因摩擦產(chǎn)生的熱量.
(1)設(shè)小物體向左勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度為a,則有:
代入數(shù)據(jù)解得:a=5m/s2,
由牛頓第二定律有:μ(qE+mg)=ma,
代入數(shù)據(jù)解得:E=10N/C.
(2)小物體從C返回的過程中,加速度為a′,則有:μ(qE+mg)=ma′,
代入數(shù)據(jù)解得:a′=5m/s2.
達(dá)到與傳送帶共同速度所需的時(shí)間為t′,則有:v=a′t′
解得t′=1s.
物塊的位移為:
則小物塊向右經(jīng)過B點(diǎn)的速度為:v=5m/s,
由動(dòng)能定理得:
代入數(shù)據(jù)解得:h=0.625m
(3)小物塊向左運(yùn)動(dòng)的過程中,相對(duì)位移為:△x1=L+vt=20m
小物體向右運(yùn)動(dòng)的過程中,相對(duì)位移為:△x2=vt′-x=2.5m
則全程產(chǎn)生的熱量為:Q=μ(qE+mg)(△x1+△x2)=22.5J
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某興趣小組制作了一個(gè)簡易的“轉(zhuǎn)動(dòng)裝置”,如圖甲所示,在干電池的負(fù)極吸上一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵,然后將一金屬導(dǎo)線折成頂端有一支點(diǎn)、底端開口的導(dǎo)線框,并使導(dǎo)線框的支點(diǎn)與電源正極、底端與磁鐵均良好接觸但不固定,圖乙是該裝置的示意圖。若線框逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視),下列說法正確的是
A. 線框轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)榘l(fā)生了電磁感應(yīng)
B. 磁鐵導(dǎo)電,且與電池負(fù)極接觸的一端是S極
C. 若將磁鐵的兩極對(duì)調(diào),則線框轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變
D. 線框轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)的電流比開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的大
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【題目】豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長的水平軌道通過一小段光滑圓弧平滑連接,小物塊B靜止于水平軌道的最左端,如圖(a)所示。t=0時(shí)刻,小物塊A在傾斜軌道上從靜止開始下滑,一段時(shí)間后與B發(fā)生彈性碰撞(碰撞時(shí)間極短);當(dāng)A返回到傾斜軌道上的P點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)時(shí),速度減為0,此時(shí)對(duì)其施加一外力,使其在傾斜軌道上保持靜止。物塊A運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖(b)所示,圖中的v1和t1均為未知量。已知A的質(zhì)量為m,初始時(shí)A與B的高度差為H,重力加速度大小為g,不計(jì)空氣阻力。
(1)求物塊B的質(zhì)量;
(2)在圖(b)所描述的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,求物塊A克服摩擦力所做的功;
(3)已知兩物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相等,在物塊B停止運(yùn)動(dòng)后,改變物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù),然后將A從P點(diǎn)釋放,一段時(shí)間后A剛好能與B再次碰上。求改變前面動(dòng)摩擦因數(shù)的比值。
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【題目】如圖為質(zhì)譜儀工作原理圖,離子從電離室A中的小孔S1逸出(初速度不計(jì)),經(jīng)電壓為U的加速電場加速后,通過小孔S2和S3,從磁場上邊界垂直于磁場方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場中,運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周后打在接收底版D上并被吸收。對(duì)于同一種元素,若有幾種同位素時(shí),就會(huì)在D上的不同位置出現(xiàn)按質(zhì)量大小分布的譜線,經(jīng)過分析譜線的條數(shù)、強(qiáng)度(單位時(shí)間內(nèi)打在底版D上某處的粒子動(dòng)能)就可以分析該種元素的同位素組成。
(1)求比荷為的粒子進(jìn)入磁場的速度大;
(2)若測(cè)得某種元素的三種同位素a、b、c打在底版D上的位置距離小孔S3的距離分別為L1、L2、L3,強(qiáng)度分別為P1、P2、P3,求:
①三種同位素a、b、c的粒子質(zhì)量之比m1:m2:m3;
②三種同位素a、b、c在該種元素物質(zhì)組成中所占的質(zhì)量之比M1:M2:M3.
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【題目】如圖a所示,固定在水平桌面上的光滑金屬框架cdeg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬桿ab與金屬框架接觸良好.在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)d、e之間連接一電阻,其他部分電阻忽略不計(jì).現(xiàn)用一水平向右的外力F作用在金屬桿ab上,使金屬桿由靜止開始向右在框架上滑動(dòng),運(yùn)動(dòng)中桿ab始終垂直于框架.圖b為一段時(shí)間內(nèi)金屬桿受到的安培力f隨時(shí)間t的變化關(guān)系,則可以表示外力F隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象是( )
A.
B.
C.
D.
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【題目】一正三角形導(dǎo)線框ABC(高度為a)從圖示位置沿x軸正向勻速穿過兩勻強(qiáng)磁場區(qū)域.兩磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反、垂直于平面、寬度均為a.圖乙反映感應(yīng)電流I與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系,以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较颍畧D象正確的是( )
A. B. C. D.
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【題目】如圖所示,長L=55cm的薄壁玻璃管與水平面成30°角傾斜放置,玻璃管粗細(xì)均勻,底端封閉、另一端開口,F(xiàn)用長l=10cm的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,氣體溫度為306K,且水銀面恰與管口齊平,F(xiàn)將管口緩慢轉(zhuǎn)到豎直向上位置,并將水銀緩慢注入管中,直到水銀面再次與管口齊平,已知大氣壓強(qiáng)p=75cmHg。求
(i)水銀面再次與管口齊平時(shí),管中氣體的壓強(qiáng);
(ii)對(duì)豎直玻璃管緩慢加熱,若管中剛好剩下5cm高的水銀柱,氣體溫度升高了多少。
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【題目】如圖甲所示,一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的豎直圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),固定在圓盤上的小圓柱帶動(dòng)一個(gè)形支架在豎直方向振動(dòng), 形支架的下面系著一個(gè)由彈簧和小球組成的振動(dòng)系統(tǒng).圓盤靜止時(shí),讓小球做簡諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)圖像如圖乙所示.圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球做受迫振動(dòng).小球振動(dòng)穩(wěn)定時(shí).下列說法正確的是( )
A. 小球振動(dòng)的固有頻率是
B. 小球做受迫振動(dòng)時(shí)周期一定是
C. 圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期在附近時(shí),小球振幅顯著增大
D. 圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期在附近時(shí),小球振幅顯著減小
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【題目】在一水平向右勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶的左端A點(diǎn),每隔相同的時(shí)間T,輕放上一個(gè)相同的工件.已知工件與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,工件質(zhì)量為m.經(jīng)測(cè)量,發(fā)現(xiàn)后面那些已經(jīng)和傳送帶達(dá)到相同速度的工件之間的距離均為L.已知重力加速度為g,下列判斷正確的有( )
A. 傳送帶的速度大小為
B. 工件在傳送帶上加速時(shí)間為
C. 傳送帶因傳送每一個(gè)工件而多消耗的能量為
D. 每個(gè)工件與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為
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