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在电场强度为E的匀强电场中,有一条与电场线平行的几何线,如图中虚线所示.几何线上...

在电场强度为E的匀强电场中,有一条与电场线平行的几何线,如图中虚线所示.几何线上有两个静止的小球A和B(均可看作质点),两小球的质量均为m,A球带电荷量+Q,B球不带电.开始时两球相距L,在电场力的作用下,A球开始沿直线运动,并与B球发生正对碰撞,碰撞中A、B两球的总动能无损失.设在各次碰撞过程中,A、B两球间无电量转移,且不考虑重力及两球间的万有引力.问:
(1)A球经过多长时间与B球发生第一次碰撞?
(2)第一次碰撞后,A、B两球的速度各为多大?
(3)请猜测在以后A、B两球再次不断地碰撞的时间间隔会相等吗?并对猜测的结论进行论证.如果相等,请计算出时间间隔T,如果不相等,请说明理由.

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(1)对小球A进行研究,根据牛顿第二定律和运动学的公式求解 (2)由动量守恒和机械能守恒列出等式求解 (3)第二次碰撞后,分析物体的运动,由位移关系求解. 【解析】 (1)对小球A进行研究,根据牛顿第二定律和运动学的公式有, QE=ma① L=at2 ② 解①②得t=③ (2)由动量守恒得,mv=mv1+mv2 ④ 又由碰撞的过程中无机械能损失,得mv2=mv12+mv22,⑤ 其中v1为A碰撞后的速度,v2为B碰撞后的速度   解④⑤得,v1=0,v2=v  ⑥ 又由动能定理,mv2=QEL   ⑦ 故v1=0,v2=⑧ (3)由(2)可知,A、B两球碰后速度交换, 故at22=v2t2, ∴t2=, 第二次碰撞后A球速度为v2,B球速度为v3,所以v3=at2=2v2, 由位移关系得v2t3+at32=v3t3, ∴t3=,⑨ 依此类推,得vn-1tn+atn2=vntn, 得tn=,所以T==2,故间隔相等. 答:(1)A球经过时间与B球发生第一次碰撞. (2)第一次碰撞后,A、B两球的速度各为v1=0,v2=. (3)A、B两球再次不断地碰撞的时间间隔相等.
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考点分析:
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如图甲所示,ABCDabcd为一放于水平面上的长方体槽,上端开口,ABba、CDdc面为两铜板,其他面为绝缘板,槽中盛满导电液体(设该液体导电时不发生电解).现在质量不计的细铜丝的下端固定一铁球构成一单摆,铜丝的上端可绕O点摆动,O点在槽中心的正上方,摆球摆动平面与AB垂直.在两铜板上接上图示的电源,电源内阻可忽略,电动势E=8V,将电源负极和细铜丝的上端点分别连接到记+忆示波器的“地”和“Y”输入端(记忆示波器的输入电阻可视为无穷大).假设摆球在导电液中做简谐运动,示波器的电压波形如图乙所示.
(1)求单摆的摆长(已知π2=10,g=10m/s2).
(2)设AD边长为4cm,则摆动过程中摆球偏离CD板的最大距离和最小距离(忽略铜丝对导电液中电场的影响).

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在海滨游乐场有一种滑沙的娱乐活动.如图所示,人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始下滑,滑到斜坡底部B点后沿水平滑道再滑行一段距离到C点停下来,斜坡滑道与水平滑道间是平滑连接的,滑板与两滑道间的动摩擦因数均为μ=0.5,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,斜坡倾角θ=37°.
(1)若人和滑块的总质量为m=60kg,求人在斜坡上下滑时的加速度大小.
(2)若由于受到场地的限制,A点到C点的水平距离为s=50m,为确保人身安全,假如你是设计师,你认为在设计斜坡滑道时,对高度h应有怎样的要求?

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在电学实验中由于电压表、电流表内阻的影响,使得测量结果总存在系统误差.某校课外研究性学习小组进行了消除系统误差的探究实验,下面就举两例:
Ⅰ.某组设计了如图1所示的电路,该电路能够测量电源E的电动势和内电阻r,E′是辅助电源.A、B两点间有一灵敏电流计G.
(1)补充下列实验步骤:①闭合开关S1、S2______使得灵敏电流计的示数为零,这时,A、B两点UA、UB的关系是UA______UB,即A、B相当于同一点,读出电流表和电压表的示数I1和U1,其中I1就是通过电源E的电流.
②改变滑动变阻器R、R′的阻值,重新使得______,读出______
(2)写出步骤①②对应的方程式及电动势和内电阻的表达式______
Ⅱ.某组利用如图2所示的电路测定金属电阻率,在测量时需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx
(1)请写出测金属丝电阻率的表达式:ρ=______
(2)利用该电路进行实验的主要操作过程是:
第一步:闭合电键S1,将电键S2接2,调节滑动变阻器RP和r,使电压表读数尽量接近满量程,读出这时电压表和电流表的示数U1、I1
请你接着写出第二步,并说明需要记录的数据:______
由以上记录的数据计算出被测电阻Rx的表达式为Rx=______
活动总结:经过分析研究就可以看出该活动是十分有成效的,它们都可以消除系统误差,测量的是真实值.

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常用螺旋测微器的精度是0.01mm.右图中的螺旋测微器读数为5.620mm,请你在刻度线旁边的方框内标出相应的数以符合给出的数.若另制一个螺旋测微器,使其精确度提高到0.005mm,而螺旋测微器的螺距仍保持0.5mm不变,可以采用的方法是______

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如图所示是一列简谐横波t=0时刻的图象.经过△t=1.2s时间,恰好第三次重复出现图示的波形.根据以上信息,下面各项能确定的是( )
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A.波的传播速度的大小
B.△t=1.2 s时间内质点P经过的路程
C.t=0.6 s时刻质点P的速度方向
D.t=0.6 s时刻的波形图
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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