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如图所示,一竖直光滑绝缘的管内有一劲度系数为k的绝缘弹簧,其下端固定于地面,上端...

如图所示,一竖直光滑绝缘的管内有一劲度系数为k的绝缘弹簧,其下端固定于地面,上端与一质量为m,带电量为+q的小球A相连,整个空间存在一竖直向上的匀强电场,小球A静止时弹簧恰为原长。另一质量也为m的不带电的绝缘小球B从距AP点由静止开始下落,与A发生碰撞后一起向下运动(全过程中小球A 的电量不发生变化,重力加速度为g)。

(1)若已知,试求BA碰撞过程中损失的机械能;

(2)若未知,且BA在最高点恰未分离,试求A、B运动到最高点时弹簧的形变量;

(3)在满足第(2)问的情况下,试求A、B运动过程中的最大速度。

 

(1) (2) (3) 【解析】(1)设匀强电场的场强为E,在碰撞前A静止时有: ①解得: 在与A碰撞前B的速度为,由机械能守恒定律得:② ∴ B与A碰撞后共同速度为,由动量守恒定律得:③ ∴ B与A碰撞过程中损失的机械能ΔE为:④ (2)A、B在最高点恰不分离,此时A、B加速度相等,且它们间的弹力为零,设此时弹簧的伸长量为,则: 对B:⑤ 对A:⑥ 所以弹簧的伸长量为: (3)A、B一起运动过程中合外力为零时,具有最大速度,设此时弹簧的压缩量为,则:⑦ 所以 由于,说明A、B在最高点处与合外力为零处弹簧的弹性势能相等,对此过程由能量守恒定律得:⑧ 解得  
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如图所示,矩形abcd关于x轴对称,长ad=2L,宽ab=L,三角形oab区域内存在竖直向下的匀强电场,梯形obcd区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(不计重力)以初速度v从P点沿X轴正方向进入电场,穿过电场后从ob边上Q点处进入磁场,然后从y 轴负半轴上的M点(图中未标出)垂直于y轴离开磁场,已知,试求:

(1)匀强电场的场强E大小;

(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小。

 

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中央电视台近期推出了一个游戏节目——推矿泉水瓶.选手们从起点开始用力推瓶一段时间后,放手  让瓶向前滑动,若瓶最后停在桌上有效区域内,视为成功;若瓶最后不停在有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败.其简化模型如图所示,AC是长度为L1=5m的水平桌面,选手们可将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶,BC为有效区域.已知BC长度为L2=1m,瓶子质量为m=0.5kg,瓶子与桌面间的动摩擦因数μ=0.4.某选手作用在瓶子上的水平推力F=20N,瓶子沿AC做直线运动,(g10 m/s2)假设瓶子可视为质点,那么该选手要想游戏获得成功,试问:

(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少?

(2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少?

 

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某同学设计了一个探究平抛运动特点的实验装置, 如右图所示:在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上滚下,滚过桌面后钢球便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方,水平放置一块木板(还有一个用来调节木板高度的支架,图中未画)木板上放一张白纸,白纸上有复写纸,这样便能记录钢球在白纸上的落点,桌子边缘钢球经过的地方挂一条铅垂线。

(1)要完成本实验,还需要的实验器材是__________

(2)利用本实验装置进行的探究,下列说法正确的是:________

A.每次实验过程中,钢球必须从同一位置由静止滚下

B.实验装置中的斜面必须是光滑的

C.若已知钢球在竖直方向做自由落体运动,可以探究钢球在水平方向上的运动规律

D.若已知钢球在水平方向上做匀速直线运动,可以探究钢球在竖直方向上的运动规律

 

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某同学用如图所示电路测量一毫安表的内阻,

现提供器材如下:

a. 待测毫安表(量程为3mA,内阻约300Ω)

b. 电源(电动势约3V,内阻不计)

c. 定值电阻R(作保护电阻用,阻值有400Ω、800Ω、2000Ω三个电阻备选)

d. 电阻箱R

e. 开关S,导线若干

(1)为了保护整个电路,定值电阻R应选_______Ω阻值的电阻;

(2)该同学先把电阻箱调到最大值,闭合开关S,接着调节电阻箱使其阻值为R1时,毫安表的指针指在满刻度的三分之一处,再调节电阻箱使其阻值为R2时,毫安表的指针指在满刻度的三分之二处,则毫安表的内阻RA=__________(用R0、R1、R2表示)

 

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下图是“探究小车速度随时间变化规律”的实验中打出的一条纸带,已知交流电源的频率是50HZ,纸带上每两个计数点间还有四个点未画出,则在打D点时,小车的速度是__________m/s,如果小车系在纸带的F端,那么小车将做____________直线运动(填“匀加速”或“匀减速”)

 

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