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1、简答题 有一带负电的小球,其带电量q=-2×10-3C.如图所示,开始时静止在场强E=200N/C的匀强电场中的P点,靠近电场极板B有一挡板要S,小球与挡板S的距离h=5cm,与A板距离H=45cm,重力作用不计.在电场力作用下小球向左运动,与挡板S相碰后电量减少到碰前的k倍,已知k=
,而碰后小球的速度大小不变.
(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,则电场中P点的电势为多少?小球在P点时的电势能为多少?(电势能用E来表示)
(2)小球从P点出发第一次回到最右端的过程中电场力对小球做了多少功?
(3)小球经过多少次碰撞后,才能抵达A板?(取lg1.2=0.08)
参考答案:
(1)S、P间电势差 U=US-UP,
又U=Eh=200×0.05=10V),
由题 US=0,则得UP=-10V
小球第一次到达挡板时,由动能定理得E=Eqh=200×2×10-3×5×10-2=0.02J
(2)根据动能定理得:W1=12mv2,W2=0-12mv2,
则小球从P点出发第一次回到最右端的过程中,电场力对小球做功 W=W1+W2=0
(3)由动能定理得? Eqh=12mv2,
当碰撞1次后,小球与挡板相碰后向右运动距离为h1,则 Ekqh1=12mv2,h1=1kh,
同理有 h2=1kh1…,
推得当碰撞n次后,hn=(1k)nh,
有h+H=(1k)nh,n=lgh+Hhlg1k=lg5+455lg65=12.5
所以小球经过13次碰撞后,才能抵达A板.
答:
(1)设匀强电场中挡板S所在位置处电势为零,则电场中P点的电势为-10V,小球第一次到达挡板S时的动能为0.02J;
(2)小球从P点出发第一次回到最右端的过程中,电场力对小球做功 W=W1+W2=0
(3)小球经过13次碰撞后,才能抵达A板.
本题解析:
本题难度:一般
2、填空题 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造如图所示.设离子源S产生离子,离子产生出来时速度很小,可以看作速度为零.产生的离子经过电压为U的电场加速后(图中未画出),进入一平行板电容器C中,电场E和磁场B1相互垂直,具有某一速度的离子将沿图中虚直线穿过两板间的空间而不发生偏转,而具有其他速度的离子发生偏转.最后离子再进入磁感应强度为B2的匀强磁场,沿着半圆周运动,到达记录它的照相底片上的P点,根据以上材料回答下列问题:
(1)证明能穿过平行板电容器C的离子具有的速度v=
;
(2)若测到P点到入口S1的距离为x,证明离子的质量m=.
参考答案:证明:(1)当带电粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡时,它才能穿过平行板电容器.
由平衡条件有qE=qvB1
?所以?v=EB1…①
(2)带电粒子在加速电场中由动能定理有?qU=12mv2…②
进入平行板电容器C中速度不变.进入B2的匀强磁场时做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,所以有?
?qvB2=mv2x2=2mv2x…③
由②③得?m=qB22x28U.
本题解析:
本题难度:简单
3、选择题 如图所示,一人站在商场的自动扶梯的水平踏板上,随扶梯一起斜向上做加速运动,则下列说法中正确的是(?)

A.人对踏板的压力大于人所受到的重力
B.人只受到重力和踏板对人的支持力两个力作用
C.踏板对人做的功等于人的机械能增加量
D.人所受合力做的功等于人的机械能的增加量
参考答案:AC
本题解析:人有竖直向上的加速度,处于超重状态,则人对踏板的压力大小大于人所受到的重力大小.故A正确.人随扶梯一起斜向上加速运动的过程中,人相对于扶梯有向后运动趋势,人要受到扶梯的静摩擦力.则人受到重力、踏板对人的支持力和静摩擦力三个力作用.故B错误.根据功能关系得知,除了重力以外的力对人做功等于人的机械能的增加,即踏板对人做的功等于人的机械能增加量.故C正确.根据动能定理得知,人所受合力做的功等于人的动能的增加量.故D错误.
故选AC
点评:对于受力分析,一般按重力、弹力和摩擦力的顺序进行分析.对于功能关系,要理解并掌握几对常见的对应关系:合力做功等于动能的变化,除重力以外的力做功等于机械能的变化,等等.
本题难度:一般
4、选择题 以初速度V0将一小球竖直上抛,上升了高度
到达最高点,已知小球返回抛出点时的速度为
,假定空气阻力大小为
不变,则小球从抛出到回到出发点这一过程,克服空气阻力做功为(?)
A.
B.
C.
D.
参考答案:CD
本题解析:上升、下降阻力做功大小都为W=-fh,所以克服阻力做功为2fh,根据动能定理
,即克服阻力做功为
,因此答案为CD
点评:本题结合了动能定理判断物体的某个力的做功情况。在判断能、做功这一类问题时要注意动能定理的运用。
本题难度:简单
5、计算题 (14分)如甲图所示,长为4m的水平轨道AB与倾角为37°的足够长斜面BC在B处平滑连接,有一质量为2kg的滑块,从A处由静止开始受水平向右的力F作用,F与位移x的关系按乙图所示规律变化,滑块与AB和BC间的动摩擦因数均为0.5,重力加速度g取l0m/s2。求:

(1)滑块第一次到达B处时的速度大小;
(2)不计滑块在B处的速率变化,滑块到达B点时撤去力F,滑块冲上斜面,则滑块最终静止的位置与B点的距离多大。(sin37°=0.6)
参考答案:(1)
,(2)最终距离0.64m。
本题解析:(1)初始时物体动能
,到达B点时的动能
。
由A到B过程中,外力做功
,
由动能定理
,?(动能定理列对的共得2分,下同)
得
。?(2分)
(2)如图所示,

设滑块上升到D点时速度为0,所走距离为s1。
到达D点滑块动能为
,
由B到D的过程中,外力做功为
,
由动能定理
,?(2分)
求得
。?(2分)
由
知,滑块不能静止在D点,将继续向下运动。(2分)
设滑块最终停在水平轨道上的E点,BE间距离设为s2。
到E点时滑块动能为
,
由D到E的过程中,外力做功为
,
由动能定理
,?(2分)
求得
。?(2分)
本题难度:一般