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(14分)如图所示,水平地面上有一辆固定有长为L的竖直光滑绝缘管的小车,管的底部...

(14分)如图所示,水平地面上有一辆固定有长为L的竖直光滑绝缘管的小车,管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q=8×10-5C的小球,小球的直径比管的内径略小。在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B1=15T的匀强磁场,MN面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B2=5T的匀强磁场。现让小车始终保持v=2m/s的速度匀速向右运动,以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点,测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图所示。g取10m/s2,π取3.14,不计空气阻力。求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)小球刚进入磁场B1时的加速度大小a;

(2)绝缘管的长度L;

(3)小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离Δx。

 

解(1)以小球为研究对象,竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力f,故小球在管中竖直方向做匀加速直线运动,加速度设为a,则 m/s2                           ……………(2分) (2)在小球运动到管口时,FN=2.4×10-3N,设v1为小球竖直分速度,由 ,则m/s          ……………(2分) 由得=1m                                   ……………(2分) (3)小球离开管口进入复合场,其中qE=2×10-3N,mg=2×10-3N.故电场力与重力平衡,小球在复合场中做匀速圆周运动。                                                                            ……………(1分) 合速度=m/s,与MN成45°角, 轨道半径为R,        ……………(2分) 小球离开管口开始计时,到再次经过 MN所通过的水平距离m        ……………(1分) 对应时间                              ……………(1分) 小车运动距离为m                                ……………(1分) =0.43m                                ……………(2分) 【解析】
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考点分析:
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(14分)如图所示在光滑水平面上有两个小木块A和B,其质量mA=1kg,mB=4kg,它们中间用一根轻弹簧相连。一颗水平飞行的子弹质量为m=50g,v0=500m/s的速度在极短的时间内射穿两木块,一直射穿A木块后子弹的速度变为原来的3/5,且子弹穿A木块损失的动能是射穿B木块损失的动能的2倍。求:

(1)射穿A木块过程中系统损失的机械能;

(2)系统在运动过程中弹簧的最大弹性势能;

(3)弹簧再次恢复原长时木块A、B的速度的大小。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

 

 

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(10分)经过天文望远镜的长期观测,人们在宇宙中已经发现了许多双星系统,通过对它们的研究,使我们对宇宙中的物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识。双星系统是由两个星体组成,其中每个星体的线度都远小于两个星体之间的距离。一般双星系统距离其他星体很远,可以当作孤立系统处理。现根据对某一双星系统的光学测量确定,该双星系统中每个星体的质量都是M,两者间距L,它们正围绕着两者连线的中点作圆周运动。

(1)试计算该双星系统的周期T;

(2)若实验上观测到的运动周期为T’,为了解释两者的不同,目前有一种流行的理论认为,在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质。作为一种简化模型,我们我们假定在以两个星体连线为直径的球体内均匀分布着密度为ρ的暗物质,而不考虑其它暗物质的影响,并假设暗物质与星体间的相互作用同样遵守万有引力定律。试根据这一模型计算双星系统的运动周期T’。

 

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(10分)如图所示,跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出,经过3.0 s落到斜坡上的A点。已知O点是斜坡的起点,斜坡与水平面的夹角说明: 6ec8aac122bd4f6e=37°,运动员的质量m=50 kg。不计空气阻力。(取sin37°=0.60,cos37°=0.80;g取10 m/s2)求

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)A点与O点的距离L;

(2)运动员离开O点时的速度大小;

(3)运动员落到A点时的动能。

 

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如图所示,一根光滑的绝缘斜槽连接一个竖放置的半径为R=0.50m的圆形绝缘光滑槽轨。槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=0.50T。有一个质量m=0.10g,带电量为q=+1.6×10-3C的小球在斜轨道上某位置由静止自由下滑,若小球恰好能通过最高点,则下列说法中正确的是(重力加速度取10m/s2)              (    )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.小球在最高点只受到洛伦兹力和重力的作用

B.小球从初始静止到达最高点的过程中机械能守恒

C.若小球到最高点的线速度为v,小球在最高点时的关系式说明: 6ec8aac122bd4f6e成立

D.小球滑下初位置离轨道最低点为说明: 6ec8aac122bd4f6em

 

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如图所示是骨折病人的牵引装置示意图,绳的一端固定,绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物,与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚,整个装置在同一竖直平面内.为了使脚所受的拉力增大,可采取的方法是            (    )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.只增加绳的长度                      

B.只增加重物的质量

C.只将病人的脚向左移动                                  

D.只将两定滑轮的间距变大

 

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