1、计算题 质量为m=0.5kg、可视为质点的小滑块,从光滑斜面上高h0=0.6m的A点由静止开始自由滑下。已知斜面AB与水平面BC在B处通过一小圆弧光滑连接。长为x0=0.5m的水平面BC与滑块之间的动摩擦因数μ=0.3,C点右侧有3级台阶(台阶编号如图所示),D点右侧是足够长的水平面。每级台阶的高度均为h=0.2m,宽均为L=0.4m。(设滑块从C点滑出后与地面或台阶碰撞后不再弹起)。

(1)求滑块经过B点时的速度vB;
(2)求滑块从B点运动到C点所经历的时间t;
(3)(辨析题)某同学是这样求滑块离开C点后,落点P与C点在水平方向距离x的:滑块离开C点后做平抛运动,下落高度H=4h=0.8m,在求出滑块经过C点速度的基础上,根据平抛运动知识即可求出水平位移x。
你认为该同学解法是否正确?如果正确,请解出结果。如果不正确,请说明理由,并用正确的方法求出结果。
参考答案:(1)
(2)
(3)不正确,因为滑块可能落到某一个台阶上;正确结果
本题解析:(1)斜面AB上下滑,机械能守恒:
,?
?
(2)动能定理:
,?
?
牛顿定律:
,
,?
?
(3)不正确,因为滑块可能落到某一个台阶上。正确解法:?
假定无台阶,滑块直接落在地上,
,
水平位移
,恰好等于3L(也就是恰好落在图中的D点),
因此滑块会撞到台阶上。?
当滑块下落高度为2h时,
,
水平位移
,大于2L,
所以也不会撞到第①、②台阶上,而只能落在第③级台阶上。?
则有
,
,?
?
点评:本题的难点是判断滑块回落到第几级台阶上,按下落高度求出下落时间,再算出水平距离,看在哪个台阶距离范围内即可。
本题难度:一般
2、计算题 (10分)如图所示,质量为m的带电粒子以一定的初速度v0由P点射入匀强电场,入射方向与电场线垂直. 粒子从Q点射出电场时,其速度方向与电场线成30°角. 已知匀强电场的宽度为
,P、Q两点的电势差为U,不计重力作用,求:

(1)匀强电场的场强大小。
(2)带电粒子的电荷量。
参考答案:
?3mv02/2u
本题解析:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,由数学知识和平抛知识可得
vy=
v0,
d=v0t, ?y=
v0t,E=
=
(2)由动能定理得:qu=
m(
V0)2, ?q=3mv02/2u.
本题难度:简单
3、简答题 如图所示,一位质量m=60kg、参加“挑战极限运动”的业余选手,要越过一宽为x=2.5m的水沟后跃上高为h=2.0m的平台.他采用的方法是:手握一根长L=3.25m的轻质弹性杆一端,从A点由静止开始匀加速助跑,至B点时杆另一端抵在O点的阻挡物上,接着杆发生形变,同时人蹬地后被弹起,到达最高点时杆处于竖直状态,人的重心在杆的顶端,此刻人放开杆水平飞出并趴落到平台上,运动过程中空气阻力可忽略不计.
(1)设人到达B点时速度vB=8m/s,人匀加速运动的加速度a=2m/s2,求助跑距离xAB;
(2)人要最终到达平台,在最高点飞出时刻的速度应至少多大?(g=10m/s2)
(3)设人跑动过程中重心离地高度H=0.8m,在(1)、(2)两问的条件下,在B点人蹬地弹起瞬间应至少再做多少功?

参考答案:(1)由运动学公式 v2B=2axm
可得xAB=v2B2a=16m
即助跑距离xAB为16m.
(2)设人在最高点最小速度为v
人做平抛运动过程,有
L-h=12gt2
x=vt
解得 v=x?
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 (12分)如图所示,真空室内存在宽度为d=8cm的匀强磁场区域,磁感应强度B=0.332T,磁场方向垂直于纸面向里;ab、cd足够长,cd为厚度不计的金箔,金箔右侧有一匀强电场区域,电场强度E=3.32×105N/C;方向与金箔成37°角.紧挨边界ab放一点状α粒子放射源S,可沿纸面向各个方向均匀放射初速率相同的α粒子,已知:α粒子的质量m=6.64×10 27kg,电荷量q = 3.2×10 19C,初速度v = 3.2×106m/s。(sin37°= 0.6,cos37°= 0.8)求:

(1)α粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径R;
(2)金箔cd被α粒子射中区域的长度L;
(3)设打在金箔上d端离cd中心最远的α粒子穿出金箔进入电场,在电场中运动通过N点,SN⊥ab且SN = 40cm,则此α粒子从金箔上穿出时,损失的动能△EK为多少?
参考答案:(1)
?(2)
?
(3)
本题解析:(1)α粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即
?(1分)
则
?(2分)
(2)设cd中心为O,向c端偏转的α粒子,当圆周轨迹与cd相切时偏离O最远,设切点为P,对应圆心O1,如图所示,则由几何关系得:
?(1分)
向d端偏转的α粒子,当沿sb方向射入时,偏离O最远,设此时圆周轨迹与cd交于Q点,对应圆心O2,如图所示,则由几何关系得:
?(1分)

故金箔cd被α粒子射中区域的长度
?(1分)
(3)设从Q点穿出的α粒子的速度为v′,因半径O2Q∥场强E,则v′⊥E,故穿出的α粒子在电场中做类平抛运动,轨迹如图所示。?
沿速度v′方向做匀速直线运动,?位移
?(1分)
沿场强E方向做匀加速直线运动,位移
?(1分)
则由
?
?
?得:
?(2分)
故此α粒子从金箔上穿出时,损失的动能为
(2分)
本题难度:一般
5、选择题 如图所示,用细线悬挂的带正电的小球质量为m,处在水平向右的匀强电场中.在电场力作用下,小球由最低点开始运动,经过b点后还可以向右摆动,则在小球由a摆到b这一过程中,下列说法正确的是( )
A.电势能减少
B.重力势能减少
C.动能减少
D.合外力做功为负