1、简答题 静电喷漆技术具有效率高,浪费少,质量好,有利于工人健康等优点,其装置示意图如图所示.A、B为两块平行金属板,间距d=0.30m,两板间有方向由B指向A、电场强度E=1.0×103N/C的匀强电场.在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P,油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒的质量m=2.0×10-15kg、电荷量为q=-2.0×10-16C,喷出的初速度v0=2.0m/s.油漆微粒最后都落在金属板B上.微粒所受重力和空气阻力以及微粒之间的相互作用力均可忽略.试求:
(1)微粒落在B板上的动能;
(2)微粒从离开喷枪后到达B板所需的最短时间;
(3)微粒最后落在B板上所形成图形的面积.
参考答案:(1)据动能定理,电场力对每个微粒做功W=Ekt-Ek0=qEd,
? 微粒打在B板上时的动能?Ekt=W+Ek0=qEd+12mv20
? 代入数据解得:Ekt=6.4×10-14J?
? (2)微粒初速度方向垂直于极板时,到达B板时间最短,到达B板时速度为vt,有Ekt=12mv2t
? 可得vt=8.0m/s.
? 由于微粒在两极板间做匀加速运动,即dt=v0+vt2
? 可解得?t=0.06s?
? (3)由于喷枪喷出的油漆微粒是向各个方向,因此微粒落在B板上所形成的图形是圆形.对于喷枪沿垂直电场方向喷出的油漆微粒,在电场中做抛物线运动,根据牛顿第二定律,油漆颗粒沿电场方向运动的加速度?a=Eqm
运动的位移?d=12at12
油漆颗粒沿垂直于电场方向做匀速运动,运动的位移即为落在B板上圆周的半径R=v0t1
微粒最后落在B板上所形成的圆面积?S=πR2
联立以上各式,得?S=2πmdv20qE
代入数据解得?S=7.5ⅹ10-2m2?
答:(1)微粒落在B板上的动能为6.4×10-14J;
? (2)微粒从离开喷枪后到达B板所需的最短时间为0.06s;
? (3)微粒最后落在B板上所形成图形的面积为7.5ⅹ10-2m2.
本题解析:
本题难度:一般
2、填空题 如图,两光滑斜面在B处链接,小球由A处静止释放,经过B、C两点时速度大小分别为3m/s和4m/s,AB=BC。设球经过B点前后的速度大小不变,则球在AB、BC段的加速度大小之比为??,球由A运动到C的过程中平均速率为?m/s。
参考答案:?
本题解析:小球在AB段和BC段均为匀加速直线运动,根据,可得两段加速度分别为,,可得加速度之比,设两个阶段的路程均为X,则有,,可得,所以两段的平均速率即。
本题难度:简单
3、简答题 为了使航天员能适应在失重环境下是的工作和生活,国家航天局组织对航天员进行失重训练.故需要创造一种失重环境;航天员乘坐到民航客机上后,训练客机总重5×104kg,以200m/s速度沿30°倾角爬升到7000米高空后飞机向上拉起,沿竖直方向以200m/s?的初速度向上作匀减速直线运动,匀减速的加速度为g,当飞机到最高点后立即掉头向下,仍沿竖直方向以加速度为g加速运动,在前段时间内创造出完全失重,当飞机离地2000米高时为了安全必须拉起,后又可一次次重复为航天员失重训练.若飞机飞行时所受的空气阻力f=Kv(k=900N?s/m),每次飞机速度达到350m/s?后必须终止失重训练(否则飞机可能失速).
求:(1)飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间.
(2)飞机下降离地4500米时飞机发动机的推力(整个运动空间重力加速度不变).
(3)经过几次飞行后,驾驶员想在保持其它不变,在失重训练时间不变的情况下,降低飞机拉起的高度(在B点前把飞机拉起)以节约燃油,若不考虑飞机的长度,计算出一次最多能节约的能量.
参考答案:(1)上升时间t上=v0g=20s?
上升高度h上=v202g=2000m
判断当速度达到350m/s时,下落高度h下=v212g=6125m,此时离地高度为h+h上-h下=7000+2000-6125=2875>2000m,
t下=v1g=35s
所以一次上下创造的完全失重的时间为55s
(2)当飞机在离地4500m>2875m,所以飞机仍在完全失重状态,飞机自由下落的高度
h2=2000+7000-4500m=4500m
此时,v2=
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 已知O、A、B、C为同一直线上的四点,AB间的距离为l1,BC间的距离为l2,一物体自O点静止起出发,沿此直线做匀加速运动,依次经过A、B、C三点.已知物体通过AB段与通过BC段所用时间相等.求O与A的距离.
参考答案:设物体的加速度为a,到达A点的速度为v0,通过AB段和BC点所用的时间为t,
? 则l1=v0t+12at2? ? ?①
? l1+l2=v0?2t+12a(2t)2? ②
? 联立②-①×2得? ?a=l2-l1t2?③
? ?v0=3l1-l22t? ④
? 设O与A的距离为l,则有?l=v202a?⑤
将③、④两式代入⑤式得?l=(3l1-l2)28(l2-l1).
答:有O与A的距离为l=(3l1-l2)28(l2-l1).
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 如图7,光滑斜面AE被分成四个相等的部分,一个物体由A点静止释放,下面结论中正确的是(?)
A.物体到达各点的速度vB: vC:vD::vE=1:21/2:31/2:2
B.物体到达各点所经历的时间tB: tC:tD::tE=1:21/2:31/2:2
C.物体从A到E的平均速度v=vB
D.经过每一部分时,其速度增量均相同
参考答案:ABC
本题解析:由 可得vB∶vC∶vD∶vE=1∶∶2;
由 代入对应的s可得:;
因AB:BE=1:3,所以B点为AE段的中间时刻,作匀变速直线运动的物体,中间时刻的瞬时速度等于这一段的平均速度,即;
由得:
,
ABC正确
本题难度:简单
Love is the reward of love. 爱是对爱的报答.