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【題目】如圖:豎直面內固定的絕緣軌道abc,由半徑R=3 m的光滑圓弧段bcL=1.5 m的粗糙水平段abb點相切而構成,O點是圓弧段的圓心,OcOb的夾角θ=37°;f點的豎直虛線左側有方向豎直向上、場強大小E=10 N/C的勻強電場,Ocb的外側有一長度足夠長、寬度d =1.6 m的矩形區域efghefOc交于c點,ecf與水平向右的方向所成的夾角為β(53°≤β≤147°),矩形區域內有方向水平向里的勻強磁場。質量m2=3×10-3 kg、電荷量q=3×l0-3 C的帶正電小物體Q靜止在圓弧軌道上b點,質量m1=1.5×10-3 kg的不帶電小物體P從軌道右端a的水平速度向左運動,PQ碰撞時間極短,碰后P1 m/s的速度水平向右彈回。已知Pab間的動摩擦因數μ=0.5AB均可視為質點,Q的電荷量始終不變,忽略空氣阻力,sin37°=0.6cos37°=0.8,重力加速度大小g=10 m/s2。求:

(1)碰后瞬間,圓弧軌道對物體Q的彈力大小FN

(2)β=53°時,物體Q剛好不從邊穿出磁場,求區域efgh內所加磁場的磁感應強度大小B1

(3)當區域efgh內所加磁場的磁感應強度為B2=2T時,要讓物體Qgh邊穿出磁場且在磁場中運動的時間最長,求此最長時間t及對應的β值。

【答案】(1) (2) (3),

【解析】

解:(1)碰撞前后的速度分別為碰后的速度為

,對,由動能定理得:

解得:

碰撞過程中,對系統:由動量守恒定律:

取向左為正方向,由題意

解得:

點:對,由牛頓第二定律得:

解得:

(2)點的速度為,在點,由機械能守恒定律:

解得:

進入磁場后:所受電場力 在磁場做勻速率圓周運動

由牛頓第二定律得:

Q剛好不從邊穿出磁場,由幾何關系:

解得:

(3)當所加磁場

要讓邊穿出磁場且在磁場中運動的時間最長,則在磁場中運動軌跡對應的圓心角最大,則當邊或邊與圓軌跡相切,軌跡如圖所示:

設最大圓心角為,由幾何關系得:

解得:

運動周期:

在磁場中運動的最長時間:

此時對應的

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電.第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規律變化(如圖甲所示);第二次燈泡兩端的電壓變化規律如圖乙所示.若甲、乙圖中的U0T所表示的電壓、周期值是相同的,則以下說法正確的是(  )

A. 第一次,燈泡兩端的電壓有效值是

B. 第二次,燈泡兩端的電壓有效值是

C. 第一、第二次,燈泡的電功率之比是29

D. 第一、第二次,燈泡的電功率之比是15

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一質點靜止在光滑水平桌面上,t=0時刻在水平外力作用下做直線運動,其速度v隨時間t變化的圖像如圖所示。根據圖象提供的信息,判斷下列說法正確的是

A. 質點在tl時刻的加速度最大

B. 質點在t2時刻離出發點最遠

C. tlt2的時間內,外力的功率先增大后減小

D. t2t3的時間內,外力做負功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數比n1n2=2∶1,電壓表和電流表均為理想電表,燈泡電阻RL=6 Ω,AB端電壓u1=12sin 100πt(V).下列說法正確的是

A. 電流頻率為100 HzB. 電壓表的讀數為24 V

C. 電流表的讀數為AD. 變壓器輸入功率為6 W

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質量為m的小物塊從固定的半圓形槽內與圓心等高的位置P點無初速度釋放,先后經過ABC三點,小物塊到達左側C點的速度為零.B點是最低點,半圓形槽的半徑為RA點與C點等高,A點與B點的高度差為R.重力加速度為g,則(

A. 小物塊從P點運動到C點的過程,重力對小物塊做的功大于小物塊克服摩擦力做的功

B. 小物塊第一次從A點運動到B點的過程克服摩擦力做的功等于從B點運動到C點的過程克服摩擦力做的功

C. 小物塊只能到達C點一次,但能經過A點兩次

D. 小物塊第一次過B點時,對槽的壓力一定大于2mg

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】假設將來人類登上了火星,考察完畢后,乘坐一艘宇宙飛船從火星返回地球時,經歷了如圖所示的變軌過程,則有關這艘飛船的下列說法正確的是(  )

A. 飛船在軌道上運動時,經過P點時的速度大于經過Q點時的速度

B. 飛船在軌道上經過P點時的速度大于飛船在軌道上經過P點時的速度

C. 飛船在軌道上運動到P點時的加速度等于飛船在軌道上運動到P點時的加速度

D. 飛船繞火星在軌道上運動的周期跟飛船返回地球的過程中繞地球以與軌道同樣的軌道半徑運動的周期相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學在練習使用多用電表時連接的電路如甲圖所示

1)若旋轉選擇開關,使尖端對準直流電流擋,此時測得的是通過________(選填R1R2)的電流;

2)若斷開電路中的電鍵,旋轉選擇開關使其尖端對準歐姆檔,則測得的是_________

A. R1的電阻 B.R2的電阻

C.R1R2的串聯電阻 D.R1R2的并聯電阻

3)將選擇倍率的旋鈕撥至“×10 Ω”的檔時,測量時指針偏轉角很大,為了提高測量的精確度,應將選擇開關撥至_________檔(選填“ ×100Ω”“ ×1 Ω”),將兩根表筆短接調節調零旋鈕,使指針停在0 Ω刻度線上,然后將兩根表筆分別接觸待測電阻的兩端,若此時指針偏轉情況如圖所示,則所測電阻大小為________ Ω

4)乙圖是該多用表歐姆檔“×100 Ω”內部電路示意圖,電流表滿偏電流為1.0mA、內阻為10Ω,則該歐姆檔選用的電池電動勢應該為________V

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,足夠長的U形導體框架的寬度L0.5 m,電阻可忽略不計,其所在平面與水平面成θ37°。有一磁感應強度B0.8 T的勻強磁場,方向垂直于導體框平面。一根質量m0.4 kg、電阻R1 Ω的導體棒MN垂直跨放在U形框架上,某時刻起將導體棒由靜止釋放。已知導體棒與框架間的動摩擦因數μ0.5.(sin 37°0.6cos 37°0.8g10 m/s2)

:

(1)導體棒剛開始下滑時的加速度大小;

(2)導體棒運動過程中的最大速度;

(3)從導體棒開始下滑到速度剛達到最大時的過程中,通過導體棒橫截面的電荷量Q4 C,求導體棒在此過程中消耗的電能。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的電路中,三個燈泡L1,L2,L3的電阻關系為 R1 <R2 <R3,電感L的電阻可忽略,D為理想二極管。電鍵K從閉合狀態突然斷開時,下列判斷正確的是:

AL1逐漸變暗,L2、L3均先變亮,然后逐漸變暗

BL1逐漸變暗, L2立即熄滅,L3先變亮,然后逐漸變暗

C.L2立即熄滅,L1、L3均逐漸變暗

DL1 , L2, L3均先變亮,然后逐漸變暗

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