1、计算题 (8分)如图所示,位于竖直平面上的1/4圆弧轨道AB光滑无摩擦,半径为R,O点为圆心,A点距地面高度为H.质量为m的小球从A点由静止释放,通过B点后落在地面C处.不计空气阻力,求:

(1)小球通过B点的速度以及在B点受到轨道的支持力F;
(2)小球落地点C与B点的水平距离s;
参考答案:(1)v=
? F=3mg? ( 2 )s=2
本题解析:(1)对小球从A到B由动能定理得:?
解得v=
对小球在B点受力分析得:
,把速度代入解得 F=3mg。
( 2 )小球从B到C做平抛运动得:
?,?
?,v=
联立以上各式解得s=2
。
点评:学生能熟练运用动能定理,向心力公式,平抛运动的规律求解问题。
本题难度:一般
2、简答题 如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图.在Oxy平面的ABCD区域内,存在两个大小均为E的匀强电场I和II,两电场的边界均是边长为L的正方形(不计粒子所受重力).
(1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子,求电子离开ABCD区域的位置;
(2)在电场I区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,求所有释放点的位置;
(3)若将左侧电场II整体水平向右移动L/4,仍使电子从ABCD区域左下角D处离开(D不随电场移动),在电场I区域内由静止释放电子的所有位置.
参考答案:(1)设电子的质量为m,电量为e,在电场I中释放后将做出速度为零的匀加速直线运动,出区域I时的速度为vo,接着进入电场II做类平抛运动,假设电子从CD边射出,出射点纵坐标为y,对电子的整个运动过程运用动能定理和匀变速直线运动公式有:eEL=12mv2,
在电场Ⅱ区域内的偏转,L=vt,y1=12at2=eE2m?L2v2=14L,方向向下,
故:y=L2-y1=L4
所以位置坐标(-2L,14L)
(2)设释放位置坐标为(x,y),在电场I中电子被加速到v1,然后进入电场II做类平抛运动,并从D点离开,有:eEx=12mv2,
L=vt,y?=12at2=eE2m?L2v2=L24x,所以满足xy=L24方程的点即为释放点的位置
(3)设释放位置坐标为(x,y),eEx=12mv2,在电场I中加速到v2,进入电场II后做类平抛运动,在高度为y′处离开电场II时的情景与(2)中类似,然后电子做匀速直线运动,经过D点,则有:
L=vt1,L4=vt2,
y2=12at21=eE2m?L2v2=L24x,
y3=at1t2=eEm?Lv?L4v=eEL24mv2=L28x,
y=y2+y3=L24x+L28x=3L28x,
所以满足y=3L28x方程的点即为释放点的位置.
答:(1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子,电子从(-2L,14L)离开ABCD区域.
(2)在电场I区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,所有释放点为满足xy=L24的位置.
(3)若将左侧电场II整体水平向右移动在电场I区域内由静止释放电子的所有位置,在电场I区域内由静止释放电子的所有位置为y=3L28x.
本题解析:
本题难度:一般
3、简答题 一场精彩的足球赛,经过激烈鏖战终未分出胜负,最后进入点球大战.罚点球时,有一运动员飞起一脚将球踢飞,恰好击中横梁,守门员估计打在横梁上的足球速度约为v.?已知足球的质量为m,球门横梁的高度为h,罚球点到球门线的水平距离为L,重力加速度为g,空气阻力不计.求:
(1)足球被踢出时的速度约为多大?
(2)运动员踢球时对球所做的功约为多少?
参考答案:(1)足球从被踢出到打在横梁上的过程中,由机械能守恒定律得:
? 12mv20=12mv2+mgh
解之得:足球被踢出时的速度?v0=
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 如图所示,平行金属板长为L,一个带电为+q质量为m的粒子以初速度v0紧贴上板垂直射入电场,刚好从下板边缘射出,末速度恰与下板成60°角,粒子重力不计,求:

(1)粒子末速度大小 (2)电场强度 (3)两极板间距离?
参考答案:(1)
;(2)
;(3)
本题解析:
试题分析:(1)粒子在电场中做类平抛运动,将末速度分解如图所示

由几何关系知:
=cos600,解得:
(2)粒子在电场中做类平抛运动,依题知,粒子在电场中的运动时间:t=
,
粒子离开电场时,垂直板方向的分速度:v1=v0tan60°,竖直方向加速度:a=
粒子从射入电场到离开电场,有v1= at=
t
联立以上各式得
(3) 粒子从射入电场到离开电场,由动能定理,有qEy=
-
,解得
本题难度:一般
5、计算题 如图所示,矩形盒B的质量为M,放在水平面上,盒内有一质量为m的物体A,A与B、B与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,开始时二者均静止,现瞬间使物体A获得一向右的水平速度v0,以后物体A在与盒B的左右壁碰撞时,B始终向右运动,当A与B最后一次碰撞后,B停止运动,A则继续向右滑行距离x后也停止运动,求盒B运动的时间t。

参考答案:解:以物体A、盒B组成的系统为研究对象,它在水平方向所受的外力就是地面对盒B的滑动摩擦力,而A与B间的摩擦力、A与B碰撞时的相互作用力均是内力
设B停止运动时A的速度为v,且假定向右为正方向,对由物体A和盒B组成的系统应用动量定理得:
-μ2(m+M)gt=mv-mv0 ①
当B停止运动后,对A应用动能定理得:
②
由①②两式解得B运动的时间为:
本题解析:
本题难度:一般