如图所示,空间存在范围足够大的竖直向下的匀强电场,电场强度大小E=1.0×10
4v/m,在绝缘地板上固定有一带正电的小圆环A.初始时,带正电的绝缘小球B静止在圆环A的圆心正上方,B的电荷量为q=9×10
-7C,且B电荷量始终保持不变.始终不带电的绝缘小球C从距离B为x
=2.1m的正上方自由下落,它与B发生对心碰撞,碰后不粘连但立即与B一起竖直向下运动.它们到达最低点后(未接触绝缘地板及小圆环A)又向上运动,当C、B刚好分离时它们不再上升.巳知绝缘小球B、C均可以视为质点,质量均为m=7.2×10
-3kg,圆环A可看作电量集中在圆心处电荷量也为q=9×10
-7C的点电荷,静电引力常量k=9×10
9Nm
2/C
2,(g取10m/s
2).求:
(1)初始时,B离A圆心的高度;
(2)从碰后到刚好分离过程中A对B的库仑力所做的功;
(3)若C从B的正上方距离为2x
处自由下落,则C、B刚好分离时还有向上的速度,求C向上运动到达的最高点与分离处的距离.
考点分析:
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引体向上运动是同学们经常做的一项健身运动.如图所示,质量为m的某同学两手正握单杠,开始时,手臂完全伸直,身体呈自然悬垂状态,此时他的下颚距单杠面的高度为H,然后他用恒力F向上拉,下颚必须超过单杠面方可视为合格,已知H=0.6m,m=60kg,重力加速度g=10m/s
2.不计空气阻力,不考虑因手弯曲而引起人的重心位置变化.
(1)第一次上拉时,该同学持续用力(可视为恒力),经过t=1s时间,下颚到达单杠面,求该恒力F的大小及此时他的速度大小;
(2)第二次上拉时,用恒力F′=720N拉至某位置时,他不再用力,而是依靠惯性继续向上运动,为保证此次引体向上合格,恒力F的作用时间至少为多少.
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为验证小灯泡(点光源)光能的球面散射规律并测定其发光效率,有同学设计并进行了如图1所示的实验:将一个“6V 8.0W”的小灯泡接入电路,使之正常发光,在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个光强探头,以测定与光源间距为d时相应的光强值I,其测得以下9组数据(下表);并用一数字图象处理器将表内数据分别在I-d,I-d
-1和I-d
-2坐标平面内标得如下数据点,如图2所示.
d/×10-2m | 6.50 | 7.50 | 8.50 | 9.50 | 10.5 | 11.5 | 12.5 | 13.5 | 14.5 |
I/W•m-2 | 8.29 | 6.66 | 4.96 | 3.92 | 3.37 | 2.61 | 2.30 | 1.97 | 1.70 |
(1)根据图中三个数据点图,可看出I与哪个量存在线性关系,因此可将I与d之间的数学关系式表达为______,其中的常量为______W(保留两位有效数字).
(2)在与光源等距的各点,认为光源向各方向发出的光强大小几乎相等,依点光源光能向周围空间360
球面均匀散射的物理模型,写出光源的发光功率P
,光强值I及相应的与光源距离d之间的关系式______.
(3)根据以上条件,算出小电珠的电-光转换效率η=______% (保留一位有效数字).
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某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示.在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连.滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象.
(1)实验前,接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的△t
1______△t
2(选填“>”、“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平.
(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d,测量结果如图丙所示,则d=______mm.
(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连,将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示,若△t
1、△t
2和d已知,要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒,还应测出______和______(写出物理量的名称及符号).
(4)若上述物理量间满足关系式______,则表明在上述过程中,滑块和砝码组成的系统机械能守恒.
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空间仅存在一沿x轴方向的静电场,电场强度E随x变化的关系如图所示,图线关于坐标原点旋转对称,A、B是x轴上关于原点对称的两点,电子在该电场中仅受电场力作用,则( )
A.电子从A点由静止释放后的运动轨迹可能是曲线
B.电子在A、B两点的电势能相等
C.电子在A、B两点的加速度相同
D.取无穷远处电势为零,则O点处电势亦为零
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如图所示,在水平面和竖直墙壁之间放置质量为m、高为h的木块A和质量为M、半径为R的球B,各接触面均光滑,木块A受到水平向右的外力F作用,系统处于静止状态.O为B的球心,C为A、B接触点,CO与竖直方向夹角为θ=60
.现撤去水平外力F,则( )
A.撤去F时,球B的加速度a
B=0
B.撤去F时,墙壁对球B的弹力F
B=0
C.撤去F时,木块A的加速度a
A=
D.若球B着地前瞬间速度为v,则此时木块速度为
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