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如图所示,半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内.小球A、B质量分别为m、βm(β...

如图所示,半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内.小球AB质量分别为mβm(β为待定系数).A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑,与静止于轨道最低点的B球相撞,碰撞后AB球能达到的最大高度均为R,碰撞中无机械能损失.重力加速,碰撞中无机械能损失.重力加速度为g.试求:

1)待定系数β

2)第一次碰撞刚结束时小球AB各自的速度和B球对轨道的压力;

3)小球AB在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度,并讨论小球AB在轨道最低处第n次碰撞刚结束时各自的速度.

 

(1)3;(2),方向向左和,方向向右;4.5mg,方向竖直向下;(3)小球A、B在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度分别是和0,当n为奇数时,小球A、B在第n次碰撞铡结束时的速度分别与其第一次碰撞刚结束时相同; 当n为偶数时,小球A、B在第n次碰撞铡结束时的速度分别与其第二次碰撞刚结束时相同; 【解析】 (1)A球从静止开始下滑到碰撞后A、B球达到的最大高度的过程,由机械能守恒定律得 , 解得:β=3 (2)设A、B碰撞后的速度分别为v1、v2,则 设向右方向正,向左为负,解得:,方向向左;,方向向右. 设轨道对B球的支持力为FN,B球对轨道的压力为FN′,方向竖直向下为正 则由牛顿第二定律得, 解得:FN=4.5mg 由牛顿第三定律得,FN′=-FN=-4.5mg,方向竖直向下. (3)设A、B两球第二次碰撞刚结束时各自的速度分别为V1、V2, 由机械能守恒和动量守恒得 -mv1-βmv2=mV1+βmV2 解得,,V2=0.(另一组【解析】 V1=-v1,V2=-v2,不合题意,舍去) 由此可得 当n为奇数时,小球A、B在第n次碰撞铡结束时的速度分别与其第一次碰撞刚结束时相同; 当n为偶数时,小球A、B在第n次碰撞铡结束时的速度分别与其第二次碰撞刚结束时相同;  
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如图所示,真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中,若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放,运动中小球的速度与竖直方向夹角为37°(取sin37°=0.6cos37°=0.8)。现将该小球从电场中某点以初速度v0。竖直向上抛出。求运动过程中:

1)小球受到的电场力的大小及方向;

2)小球从抛出点至最高点的电势能变化量;

3)小球的最小速度的大小及方向。

 

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根据流体力学知识,流体对物体的作用力可用来表达。为一系数,为空气密度,A为物体的截面积,v为物体相对于流体的速度。已知地球表面处=0.45g=10m/s2。球体积公式为。若将沙尘颗粒近似为球形,沙尘颗粒密度,半径。求:

(1)沙尘颗粒在空气中由静止竖直下落过程中最大加速度的大小;

(2)沙尘颗粒在空气中竖直下落时的速度最大值,并说明地面附近要形成扬沙天气的风速至少为多少。

 

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1801,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).

(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜. 试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.

(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为aL,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式.

 

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霍尔效应是电磁基本现象之一,我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图甲所示,在一矩形半导体薄片的PQ间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在MN间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。

(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与_________(填MN)端通过导线相连;

(2)已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示;

根据表中数据,求出该材料的霍尔系数为___________(保留2位有效数字);

(3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图乙所示的测量电路,S1S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向_______(填ab),S2掷向_______(填cd)。为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件____________(填器件代号)之间。

 

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建国70周年,我国桥梁建设取得了举世瞩目成就如图甲所示,是建造某大桥将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起的情景。施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案,为了探究该方案的合理性,某研究性学习小组做了两个模拟实验。

实验1:研究将钢板从水下水平拉出的过程中总拉力的变化情况;

实验2:研究将钢板从水下以一定倾角拉出的过程中总拉力的变化情况;

(1)必要的实验器材有:钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和_______等;

(2)根据图乙中的实验曲线可知,实验2中的最大总拉力比实验1中的最大总拉力降低了_______ N,钢板完全浸没在水中时受到的浮力是_______N(结果均保留两位有效数字);

(3)根据分子动理论,实验1中最大总拉力明显增大的原因是_______

 

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