1、简答题 如图所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电荷.一质量为m、电荷量为+q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,当运动到P点正下方B点时速度为v.已知点电荷产生的电场在A点的电势为φ(取无穷远处电势为零),PA连线与水平轨道的夹角为60°.试求:
(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小;
(2)点电荷+Q产生的电场在B点的电势;
(3)物块能获得的最大速度.
参考答案:(1)物体受到点电荷的库仑力F=kQqr2
由几何关系可知 r=hsin60°
设物体在A点时受到轨道的支持力大小为N,由平衡条件有
N-mg-Fsin60°=0
解得:N=mg+3
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 下图所示为对光电效应产生的光电子进行比荷(电荷量e与质量 m 之比)测定的简要原理图,两块平行金属板M.N相距为d,其中N为锌板,受某一紫外光照射后将激发沿不同方向运动的光电子,开关S闭合后电流表G有读数.如果调节变阻器R ,逐渐增大极板间电压,电流表G的读数将逐渐减小,当电压表的读数为U时,电流表G的读数恰为零.如果断开开关S,在金属板M.N间加上垂直纸面的匀强磁场,当磁感应强度为B时,电流表G的读数也恰为零.求光电子的比荷e/m 的表达式.
参考答案:?=
本题解析:存在电场的情况下,电流表的示数为零。?
由动能定理有:eU=mv02?①
只存在磁场的情况下,电流计的示数为零,?
由带电粒子在磁场中偏转知,r=?②,
而带电粒子在磁场中受力有:qv0B=m?③
由①②③得:?=
本题难度:一般
3、计算题 (16分)如图所示,A、B、C质量分别为mA=0.7kg,mB=0.2kg,mC=0.1kg,B为套在细绳上的圆环,A与水平桌面的动摩擦因数μ=0.2,另一圆环D固定在桌边,离地面高h2=0.3m,当B、C从静止下降h1=0.3m,C穿环而过,B被D挡住,不计绳子质量和滑轮的摩擦,取g=10m/s2,若开始时A离桌面足够远.
(1)请判断C能否落到地面.
(2)A在桌面上滑行的距离是多少?
参考答案:(1)C能落至地面 (2)0.765m
本题解析:(1)设B、C一起下降h1时,A、B、C的共同速度为v,B被挡住后,C再下落h后,A、C两者均静止,分别对A、B、C一起运动h1和A、C一起再下降h应用动能定理得,
?①
②
联立①②并代入已知数据解得,h=0.96m,
显然h>h2,因的B被挡后C能落至地面.
(2)设C落至地面时,对A、C应用能定理得,
③
对A应用动能定理得,④
联立③④并代入数据解得, s=0.165m
所以A滑行的距离为=(0.3+0.3+0.165)="0.765m"
本题难度:一般
4、简答题 如图所示,一长为L=0.64m的绝缘平板PR固定在水平地面上,挡板只固定在平板右端.整个空间有一平行于PR的匀强电场E,在板的右半部分有一垂直纸面向里的匀强磁场B,磁场宽度d=0.32m.一质量m=O.50×10-3kg、电荷量q=5.0×l0-2C的小物体,从板的P端由静止开始向右做匀加速运动,从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动,碰到挡板R后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场(不计撤掉电场对原磁场的影响),则物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做减速运动且停在C点,PC=
,物体与平板间的动摩擦因数μ=0.20,g取10m/s2.
(1)判断电场的方向及物体所带电荷的性质;
(2)求磁感应强度B的大小;
(3)求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能.
参考答案:(1)物体由静止开始向右做匀加速运动,证明电场力向右且大于摩擦力,进入磁场后做匀速直线运动,说明它所受摩擦力增大,且所受洛伦兹力方向向下.由左手定则可判断物体带负电物体带负电而所受电场力向右,说明电场方向向左.
(2)设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为v2,从离开磁场到停在C点的过程中,根据动能定理有-μmg?L4=0-12mv22
得v2=0.8m/s
物体在磁场中向左做匀速直线运动,其受力平衡,则有
mg=Bqv2
解得B=0.125T≈0.13T.
(3)设从D点进入磁场时的速度为v1,据动能定理有qE?12L-μmg?12L=12mv21
物体从D到R做匀速直线运动,其受力平衡有
qE=μ(mg十qv1B)
解得v1=l.6m/s,
故小物体撞击挡板损失的机械能为△E=12mv21-12mv22=4.8×10-4J.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 速度为v的子弹,恰可穿透一块固定着的木板,如果子弹的速度为2v,子弹穿透木板时阻力视为不变,则可穿透同样的木板( )
A.1块
B.2块
C.3块
D.4块
参考答案:子弹以速度v运动时,恰能水平穿透一块固定的木板,根据动能定理有-fd=0-12mv2
设子弹的速度为2v时,穿过的木板数为n,则有:-nfd=0-12m(2v)2
联立两式得,n=4
故选D
本题解析:
本题难度:简单