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如图所示,竖直平面内有一固定绝缘轨道ABCDP,由半径r=0.5m的圆弧轨道CD...

如图所示,竖直平面内有一固定绝缘轨道ABCDP,由半径r0.5m的圆弧轨道CDP和与之相切于C点的水平轨道ABC组成,圆弧轨道的直径DP与竖直半径OC间的夹角θ37°AB两点间的距离d0.2m。质量m10.05kg的不带电绝缘滑块静止在A点,质量m20.1kg、电荷量q1×105C的带正电小球静止在B点,小球的右侧空间存在水平向右的匀强电场。现用大小F4.5N、方向水平向右的恒力推滑块,滑块到达B点前瞬间撤去该恒力,滑块与小球发生弹性正碰,碰后小球沿轨道运动,到达P点时恰好和轨道无挤压且所受合力指向圆心。小球和滑块均视为质点,碰撞过程中小球的电荷量不变,不计一切摩擦。取g10m/s2sin37°0.6cos37°0.8.

(1)求撤去该恒力瞬间滑块的速度大小v以及匀强电场的电场强度大小E

(2)求小球到达P点时的速度大小vPBC两点间的距离x

(3)若小球从P点飞出后落到水平轨道上的Q点(图中未画出)后不再反弹,求QC两点间的距离L

 

(1)撤去该恒力瞬间滑块的速度大小是6m/s,匀强电场的电场强度大小是7.5×104N/C;(2)小球到达P点时的速度大小是2.5m/s,B、C两点间的距离是0.85m。(3)Q、C两点间的距离为0.5625m。 【解析】 (1)对滑块从A点运动到B点的过程,根据动能定理有:Fd=m1v2, 代入数据解得:v=6m/s 小球到达P点时,受力如图所示,由平衡条件得:qE=m2gtanθ, 解得:E=7.5×104N/C。 (2)小球所受重力与电场力的合力大小为:G等= ① 小球到达P点时,由牛顿第二定律有:G等=m2 ② 联立①②,代入数据得:vP=2.5m/s 滑块与小球发生弹性正碰,设碰后滑块、小球的速度大小分别为v1、v2, 以向右方向为正方向,由动量守恒定律得:m1v=m1v1+m2v2 ③ 由能量守恒得: ④ 联立③④,代入数据得:v1=﹣2m/s(“﹣”表示v1的方向水平向左),v2=4m/s 小球碰后运动到P点的过程,由动能定理有: qE(x﹣rsinθ)﹣m2g(r+rcosθ)= ⑤ 代入数据得:x=0.85m。 (3)小球从P点飞出水平方向做匀减速运动,有:L﹣rsinθ=vPcosθt﹣⑥ 竖直方向做匀加速运动,有:r+rcosθ=vPsinθt+gt2⑦ 联立⑥⑦代入数据得:L=0.5625m;  
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考点分析:
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如图所示,足够长的木板与水平地面间的夹角θ可以调节,当木板与水平地面间的夹角为37°时,一小物块(可视为质点)恰好能沿着木板匀速下滑.若让该物块以大小v010m/s的初速度从木板的底端沿木板上滑,随着θ的改变,物块沿木板滑行的距离x将发生变化.g10m/s2sin37°0.6cos37°0.8.

(1)求物块与木板间的动摩擦因数μ

(2)θ满足什么条件时,物块沿木板向上滑行的距离最小,并求出该最小距离.

 

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某物理兴趣小组要描绘一个标有“3V 0.8W”的小灯泡的伏安特性曲线,要求灯泡两端的电压由零逐渐增大,且尽量减小实验误差.可供选用的器材除导线、开关外,还有:

a.电池组(电动势为4.5V,内阻约为

b.电流表(量程为0300mA,内阻约为

c.电压表(量程为3V,内阻约为3kΩ

d.滑动变阻器(最大阻值为20Ω,额定电流为1A

(1)实验电路应选用图中的_____(填选项字母).

(2)请按照(1)中正确选择的实验电路,补充完成图甲中的实物连线_________.

(3)以电压表的示数U为横轴,以电流表的示数I为纵轴,根据实验得到的多组数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线,如图乙所示.由图乙可知,随着电压的增大,小灯泡的电阻_____(选填增大减小),发生这一变化的原因是_____.

(4)从图乙可知,当灯泡两端电流为0.26A时,小灯泡的功率等于_____W(结果保留两位有效数字).

 

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图甲的光电门传感器由发射器和接收器组成,当光路被物体挡住的时候,它就开始计时,当光路再次恢复的时候,它就停止计时,这样就可以测出挡光片挡光的时间.某同学利用光电门传感器设计了一个验证小球下落过程中机械能守恒的实验,实验装置如图乙所示,图中AB为固定在同一竖直线上的两个光电门传感器,实验时让直径为d的小球从某一高度处(O点)由静止释放,让小球依次从AB两个光电门传感器的发射器和接收器之间通过,测得挡光时间分别为t1t2

(1)实验中,还需要测量的一个物理量是_____.

(2)小球通过光电门A时的速度大小为_____(用对应物理量的符号表示).

(3)如果能满足关系式_____(用对应物理量的符号表示),即能证明小球下落过程中机械能守恒.

 

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如图所示,在直角坐标系xOyx0空间内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场(其他区域无磁场),在y轴上有到原点O的距离均为LCD两点.带电粒子P(不计重力)从C点以速率v沿x轴正向射入磁场,并恰好从O点射出磁场;与粒子P相同的粒子QC点以速率4v沿纸面射入磁场,并恰好从D点射出磁场,则(  )

A.粒子P带正电

B.粒子P在磁场中运动的时间为

C.粒子Q在磁场中运动的时间可能为

D.粒子Q在磁场中运动的路程可能为

 

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如图甲所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比n1n2112,保险丝R1的电阻为.若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压,要求通过保险丝的电流(有效值)不超过5A,加在电容器两极板的电压不超过50V,则滑动变阻器接入电路的阻值可以为(  )

A. B.10Ω C.12Ω D.20Ω

 

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