训练(1)
1、如图所示,水平传送带的速度为4.0/s,它的右端与等高的光滑水平平台相接触.一工作(可看成质点)轻轻放手传送带的左端,工件与传送带间的动摩擦因数 ,经过一段时间工件从光滑水平平台上滑出,恰好落在小车左端,已知平台与小车的高度差h=0.8,小车左端距平台右端的水平距离为s=1.2,取g=10/s2,求:
(1)工件水平抛出的初速度 是多少?
(2)传送带的长度L是多少?
2、如图所示,质量=6.0kg物块(可视为质点)从斜面上的A点由静止开始下滑,滑到斜面底端B后沿水平桌面再滑行一段距离后从C点飞出,最后落在水平面上的E点。已知物块与斜面、水平桌面间的动摩擦因数都为μ=0.50,斜坡的倾角θ=37°,CD高h=0.45, BC长L=2.0,DE长S=1.2。假设斜坡与水平桌面间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计。试求:(1)物块经过C点的速度大小;(2) 物体在B点的速度大小;(3)物体在斜面上滑行的时间。
3、如图甲所示,一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD和光滑圆轨道DCE组成,AD与DCE相切于D点,C为圆轨道的最低点,将一小物块置于轨道ADC上离地面高为H处由静止释放,用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力N,改变H的大小,可测出相应的N的大小,N随H的变化关系如图乙折线PQI所示(PQ与QI两直线相连接于Q点),QI反向延长交纵轴于F点(0,5.8N),重力加速度g取10/s2,求:
(1)图线上的PQ段是对应物块在哪段轨道上由静止释放(无需说明理由)?并求出小物块的质量;
(2)圆轨道的半径R、轨道DC所对应的圆心角θ;
(3)小物块与斜面AD间的动摩擦因数μ。
4、如图甲所示,两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,导轨间距L=1,两导轨的上端间接有电阻,阻值R=2Ω,虚线OO'下方是垂直于导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度B=2T。现将质量为=0.1Kg,电阻不计的金属杆ab,从OO'上方某处由静止释放,金属杆在下落过程中与导轨保持良好接触,且始终保持水平,不计导轨电阻,已知金属杆下落0.4的过程中加速度a与下落距离h的关系如图乙所示,g=10/s2,求:
(1)金属杆刚进入磁场时的速度多大?
(2)金属杆下落0.4的过程中,电阻R上产生了多少热量
5、在水平放置的两块金属板AB上加上不同电压,可以使从炽热的灯丝释放的电子以不同速度沿直线穿过B板中心的小孔O进入宽度为L的匀强磁场区域,匀强磁场区域的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。若在A、B两板间加上电压U0时,电子不能穿过磁场区域而打在B板延长线上的P点,如图18所示。已知电子的质量为,电荷量为e,并设电子离开A板时的初速度为零。
(1)在A、B两板间加上电压U0时,求电子穿过小孔O的速度大小v0;
(2)求P点距小孔O的距离x;
(3)若改变A、B两板间的电压,使电子穿过磁场区域并从边界N上的Q点射出,且从Q点穿出时速度方向偏离原的方向的角度为θ,则A、B两板间电压U为多大?
6、如图19甲所示,在一个正方形金属线圈区域内,存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场,磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S=200c2,匝数n=1000,线圈电阻r=1.0Ω。线圈与电阻R构成闭合回路,电阻R=4.0Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图19乙所示,求:
(1)在t=2.0s时刻,通过电阻R的感应电流的大小;
(2)在t=2.0s时刻,电阻R消耗的电功率;
(3)0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量。
7、如图所示, xoy为空间直角坐标系,PQ与y轴正方向成θ=30°角。在第四象限和第一象限的xoQ区域存在磁感应强度为B的匀强磁场,在Poy区域存在足够大的匀强电场,电场方向与PQ平行,一个带电荷量为+q,质量为的带电粒子从-y轴上的 A(0,-L)点,平行于x轴方向射入匀强磁场,离开磁场时速度方向恰与PQ垂直,粒子在匀强电场中经时间 后再次经过x轴, 粒子重力忽略不计。求:
(1)从粒子开始进入磁场到刚进入电场的时间 ;
(2)匀强电场的电场强度E的大小。
8、如图所示的区域中,左边为垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B ,右边是一个电场强度大小未知的匀强电场,其方向平行于OC且垂直于磁场方向.一个质量为 、电荷量为-q 的带电粒子从P孔以初速度V0沿垂直于磁场方向进人匀强磁场中,初速度方向与边界线的夹角θ=600 ,粒子恰好从C孔垂直于OC射入匀强电场,最后打 在Q点,已知OQ= 2 OC ,
不计粒子的 重力,求:
( l )粒子从P运动到Q所用的时间 t 。
( 2 )电场强度 E 的大小
( 3 )粒子到达Q点时的动能EkQ
9、如图所示,在光滑的水平面上有一块质量为2的长木板A,木板左端放着一个质量为的小木块B,A与B之间的动摩擦因数为μ,开始时,A和B一起以v0向右运 动,木板与墙发生碰撞的时间极短,碰后木板以原速率弹回,
求:(1)木板与小木块的共同速度大小并判断方向.
(2)由A开始反弹到A、B共同运动的过程中,B在A上滑行 的距离L。
(3)由B开始相对于A运动起,B相对于地面向右运动的最大距离s。
10、如图所示,某空间内存在着正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,磁场方向垂直于纸面向里。一段光滑绝缘的圆弧轨道AC固定在场中,圆弧所在平面与电场平行,圆弧的圆心为O,半径R=1. 8,连线OA在竖直方向上,圆弧所对应的圆心角 =37°。现有一质量=3.6×10—4kg、电荷量q=9.0×10—4C的带正电的小 球(视为质点),以v0=4.0/s的速度沿水平方向由A点射入圆弧轨道,一段时间后小球从C点离开圆弧轨道。小球离开圆弧轨道后在场中做匀速直线运动。不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)匀强电场场强E的大小;
(2)小球刚射入圆弧轨道瞬间对轨道压力的大小。
1.解:(1)小物块从平台右端水平抛出后,做平抛运动。
水平方向: ……………………(1分) 竖直方向: …………(1分)
得: …………………………(2分)
(2)由于 小于水平传送带的速度,故可知小物块在传送带上一直做匀加速运动。小物块在传送带上所受摩擦力: …………………………(1分)
由牛顿第二定律可知: …………………………………………(1分)
由运动学关系可知: ………………………………………………(1分)
得: …………………………………………………………(1分)
2、解:(1)物块从C到E的过程做平抛运动
竖直方向做自由落体运动 h=gt2/2 0.45= 10×t2/2 解得t=0.3 s 2分
水平方向做匀速直线运动 S=VCt 1.2=VC×0.3 得 VC=4/s 2分
(2)物块从B到C的过程做匀减速运动,设加速度为a1
f1= 2分
由2 a1L= VC2- VB2 2×(-5)×2= 42- VB2 得 VB=6/s 2分
(3)设物块在斜坡上时的加速度为a2
a2=2/s2 2分
斜面上匀加速运动VB= a2t t=3s 2分
3解:(1)对应物块在DC轨道上运动 1分
由图线可知,H=0时静止于P点,则N=g=5 得=0.5kg 1分
(2)当物块只圆轨道DC上运动时由动能定理得gH=12v2解得v=2gH ① 1分
由向心力公式N-g=v2R ② 1分
由①、②式可得N=v2R+g=2gRH+g; 1分
由图象斜率可知2gR=10 得R=1 1分
据分析图像中的PQ部分对应光滑轨道DC段,D点离开地面的高度
HD=R(1-cosθ)=1×(1-cosθ)=0.2 1分
解得θ=37° 1分
(3)当物块由斜面上滑下时由动能定理得gH-μgcosθ(H-0.2)sinθ=12v2 ③ 2分
③式代入向心力公式N-g=v2R得N=v2R+g=2g-83μgRH+1.63μg+g 2分
结合QI曲线知1.63μg+g=5.8 1分
解得μ=0.3 1分
4、(1)F安-g=a,v=1.5 /s (2)收尾速度0.5/s,Q=0.3875 J
5、解:(1)电子在AB板间电场中加速时,由动能定理得
解得 (3分)
(2)电子进入磁场区域做匀速圆周运动,由牛顿第二定律可得
解得 (2分)
所以 (1分)
(3)若在A、B两板间加上电压U时,电子在AB板间加速后穿过B板进入磁场区域做圆周运动,并从边界N上的Q点穿出,由动能定理可得
由牛顿第二定律可得
且由几何关系可知
所以 (2分)
6、解:(1)根据法拉第电磁感应定律,0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感应电流。t1=2.0s时的感应电动势
(2分)
根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流
(1分)
解得 I1= 0.2A (1分)
(2)由图象可知,在4.0s~6.0s时间内,线圈中产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律,t2=5.0s时闭合回路中的感应电流
=0.8A
电阻消耗的电功率 P2=I22R=2.56W (2分)
(3)根据焦耳定律,0~4.0s内闭合电路中产生的热量
Q1=I12(r+R)Δt1=0.8 J (1分)
4.0~6.0s内闭合电路中产生的热量
Q2=I22(r+R)Δt2=6.4 J (2分)
0~6.0s内闭合电路中产生的热量
Q = Q1+Q2 =7.2J (1分)
7. 解析:(1)设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R, 则由几何关系得 R=L
qvB= 联立得
又有
粒子在磁场中运动时间
由到 做匀速直线运动的时间
所以粒子从开始进入磁场到刚进入电场的时间
联立以上各式得
(2) 在电场中做类平抛运动 =vt
由几何关系得
联立得 把θ=30°代入得
8、
(1)画出粒子运动的轨迹如图示的三分之一圆弧
(O1为粒子在磁场中圆周运动的圆心):∠PO1 C=120°
设粒子在磁场中圆周运动的半径为r,
……………………2分
r+rcos 60°= OC=x O C=x=3r/2 …………………………2分
粒子在磁场中圆周运动的时间 ……………………1分
粒子在电场中类平抛运动 O Q=2x=3r……………………1分
…………………………………………1分
粒子从P运动到Q所用的时间 …………………………1分
(2) 粒子在电场中类平抛运动 ……1分 ……1分
解得 …………………1分
(3)由动能定理 …………2分 解得粒子到达Q点时的动能为 ……1分
9、1、撞后无机械能损失A将以原速率返回
由动量守恒: ……………… 2分
解得: ……………… 1分 方向向左………………1分
2、由能的转化与守恒定律得 ………………3分
解得: ………………1分
3、B相对于地面速度为0时有最远的向右位移
由牛顿第二定律和匀变速直线运动规律得: ………………1分
得 ………………1分
由 ………………1分
得 ………………1分
10
解:(1)小球离开轨道后做匀速直线运动,其受力情况如图1所示,则有
①
所以 E=3.0N/C 4分
(2)设小球运动到C点时的速度为v。在小球沿轨道从A运动到C的过程中,根据动能定理有
②
解得 v=5.0/s ③
小球由A点射入圆弧轨道瞬间,设小球对轨道的压力为N,小球的受力情况如图2所示,根据牛顿第二定律有
④
根据图1还有: ⑤
由③④⑤可求得: N=h
根据牛顿第三定律可知,小球由A点射入圆弧轨道瞬间对轨道的压力
N′=N=3.2×10—3N 8分
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