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如图所示,一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下,固定在水平面上.整个空间存在磁感应...

如图所示,一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下,固定在水平面上.整个空间存在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场.一电荷量为q(q>0)、质量为m的小球P在球面上做水平的匀速圆周运动,圆心为O.球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ().为了使小球能够在该圆周上运动,求磁感应强度B的最小值及小球P相应的速率.(已知重力加速度为g)

 

【解析】据题意,小球P在球面上做水平的匀速圆周运动,该圆周的圆心为O’。P受到向下的重力mg、球面对它沿OP方向的支持力N和磁场的洛仑兹力 f=qvB ① 式中v为小球运动的速率。洛仑兹力f的方向指向O’。根据牛顿第二定律 ② ③ 由①②③式得 ④ 由于v是实数,必须满足 ≥0 ⑤ 由此得B≥⑥ 可见,为了使小球能够在该圆周上运动,磁感应强度大小的最小值为 ⑦ 此时,带电小球做匀速圆周运动的速率为 ⑧ 由⑦⑧式得 ⑨  
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考点分析:
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如图所示两足够长且不计其电阻的光滑金属轨道如图所示放置间距为d1 m在左端斜轨道部分高h1.25 m处放置一金属杆a斜轨道与平直轨道区域以光滑圆弧连接在平直轨道右端放置另一金属杆bab电阻Ra2 ΩRb5 Ω在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场磁感强度B2 T现杆b以初速度v05 m/s开始向左滑动同时由静止释放杆aa由静止滑到水平轨道的过程中通过杆b的平均电流为0.3 A;从a下滑到水平轨道时开始计时ab杆运动速度-时间图象如图所示(a运动方向为正)其中ma2 kgmb1 kgg10 m/s2求:

(1)a在斜轨道上运动的时间;

(2)a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量;

(3)在整个运动过程中杆b产生的焦耳热.

 

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如图所示一小车置于光滑水平面上轻质弹簧右端固定左端栓连物块b小车质量M3 kgAO部分粗糙且长L2 m动摩擦因数μ0.3OB部分光滑.另一小物块a放在车的最左端和车一起以v04 m/s的速度向右匀速运动车撞到固定挡板后瞬间速度变为零但不与挡板粘连.已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度弹簧始终处于弹性限度内.ab两物块视为质点质量为m1 kg碰撞时间极短且不粘连碰后一起向右运动(g10 m/s2).求:

(1)物块ab碰后的速度大小;

(2)当物块a相对小车静止时小车右端B到挡板的距离;

(3)当物块a相对小车静止时在小车上的位置到O点的距离.

 

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如图所示木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变θ30°可视为质点的一小木块恰好能沿着木板匀速下滑.若让该小木块从木板的底端以大小恒定的初速率v0的速度沿木板向上运动随着θ的改变小物块沿木板滑行的距离x将发生变化重力加速度为g.

(1)求小物块与木板间的动摩擦因数;

(2)θ角满足什么条件时小物块沿木板滑行的距离最小并求出此最小值.

 

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如图甲所示弯曲部分ABCD是两个半径都为0.3 m圆弧轨道中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径)轨道分别与上下圆弧轨道相切连接BC段的长度L0.2 m.下圆弧轨道与水平轨道相切其中DA分别是上下圆弧轨道的最高点与最低点整个轨道固定在竖直平面内.有一质量为0.3 kg的小球以一定的速度沿水平轨道向右运动并从A点进入圆弧不计小球运动中的一切阻力求:

(1)如果小球从D点以5 m/s的速度水平飞出求落地点与D点的水平距离;

(2)如果小球从D点以5 m/s的速度水平飞出求小球过圆弧A点时对轨道的压力;

(3)如果在D点右侧平滑连接一半径R0.4 m的半圆形光滑轨道DEF如图乙所示要使小球不脱离轨道运动求小球在水平轨道上向右运动的速度大小范围(计算结果可以用根式表示)

 

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如图所示,载人小车和弹性球静止在光滑长直水平面上,球的质量为m人与车的总质量为16m.人将球以水平速率v推向竖直墙壁球又以速率v弹回人接住球后再以速率v(相对地面)将球推向墙壁如此反复.

(1)在人第一次将球推出的过程中人做了多少功?

(2)人经几次推球后再也不能接住球?

 

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