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1、简答题 在真空中水平放置平行板电容器,两极板间有一个带电油滴,电容器两板间距为d,当平行板电容器的电压为U0时,油滴保持静止状态,如图所示.当给电容器突然充电使其电压增加△U1,油滴开始向上运动;经时间△t后,电容器突然放电使其电压减少△U2,又经过时间△t,油滴恰好回到原来位置.假设油滴在运动过程中没有失去电荷,充电和放电的过程均很短暂,这段时间内油滴的位移可忽略不计.重力加速度为g.试求:
(1)带电油滴所带电荷量与质量之比;
(2)第一个△t与第二个△t时间内油滴运动的加速度大小之比;
(3)△U1与△U2之比.
参考答案:(1)油滴静止时?mg=qU0d
则?qm=dgU0
(2)设第一个△t内油滴的位移为x1,加速度为a1,第二个△t内油滴的位移为x2,加速度为a2,则
x1=12a1△t2,x2=v1△t-12a2△t2,
且?v1=a1△t,x2=-x1?
解得?a1:a2=1:3?
(3)油滴向上加速运动时:qU0+△U1d-mg=ma1,即q△U1d=ma1
油滴向上减速运动时mg-qU0+△U1-△U2d=ma2,即q△U2-△U1d=ma2
则?△U1△U2-△U1=13
解得?△U1△U2=14
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 如图所示,一足够长的光滑斜面倾角为θ=30°,斜面AB与水平面BC连接,质量m=2kg的物体置于水平面上的D点,D点距B点的距离d=7m.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,开始物体受到一水平向左的恒力F=8N的作用,经t=2s后撤去,不考虑物体经过B点时的能量损失,重力加速度g取10m/s2.求撤去拉力F后,经过多长时间物体经过B点?
参考答案:物体在水平面上运动过程:设撤去F前后物体的加速度大小分别为a1、a2,
由牛顿第二定律得:F-μmg=ma1,μmg=ma2,
代入解得a1=2m/s2,a2=2m/s2.
恒力F作用t=2s后物体的位移为x1=12a1t2=4m,
此时物体的速度为v=a1t1=4m/s
设撤去拉力F后,物体第一次经过B点的时间为t1,
则由d-x1=vt1-12a2t12
代入解得? t1=1s(另一解t1=3s,舍去,根据t1=3s,判断出物体到不了B点)
? 物体在斜面上运动过程:设加速度大小为a3,
则mgsin30°=ma3,a3=5m/s2.
由上可得物体滑到B点时速度大小为v0=v-a2t1=2m/s
则物体物体在斜面上滑行的总时间t2=2va3=0.8s
所以物体第二次经过B点的时间为t3=t1+t2=1.8s.
答:撤去拉力F后,物体两次经过B点,第一次时间为1s,第二次时间为1.8s.
本题解析:
本题难度:一般
3、填空题 物体同时由静止开始做匀加速直线运动,甲物体第一秒内位移是2m,则第三秒内位移是______?m;乙物体开始运动第一个1m历时2s,则经过第三个1m历时______s.
参考答案:匀速度为零的匀加速直线运动,则相临相等的时间内位移之比为1:3:5:7…故第3s内的位移为10m;
相邻相等的位移内所用时间之比为:1:(
本题解析:
本题难度:简单
4、选择题 甲乙两车同时经过某路口同方向作直线运动,甲以4m/s的速度匀速运动,乙从此路口由静止开始以2m/s2加速度做匀加速直线运动.从它们经过路口开始计时,( )
A.5s后它们第一次相遇
B.4s后它们第一次相遇
C.在相遇前两物体间最大距离是8m
D.在相遇前两物体间最大距离是4m
参考答案:A、两者位移相等时有:v0t=12at2,解得t=4s.经过4s它们第一次相遇.故A错误,B正确.
C、两者速度相等时,有最大距离,则t′=v0a=42s=2s,甲的位移x1=v0t′=8m,乙的位移x2=12at′2=12×2×4m=4m,则最大距离△x=x1-x2=4m.故C错误,D正确.
故选BD.
本题解析:
本题难度:简单
5、简答题 一辆轿车违章超车,以v1=108km/h的速度驶入左侧逆行道时,猛然发现正前方相距L=80m处一辆卡车正以v2=72km/h的速度迎面驶来,两车司机同时刹车,刹车加速度大小都是a=10m/s2,两司机的反应时间(即司机发现险情到实施刹车所经历的时间)都是△t.试问△t为何值,才能保证两车不相撞?
参考答案:设轿车行驶的速度为v1,卡车行驶的速度为v2,则v1=108?km/h=30?m/s,v2=72?km/h=20?m/s,在反应时间△t内两车行驶的距离分别为s1、s2,则
s1=v1△t? ①
s2=v2△t?②
轿车、卡车刹车所通过的距离分别为s3、s4
则s3=v122a=3022×10=45(m)?③
s4=v222a=2022×10=20(m)?④?
为保证两车不相撞,必须?s1+s2+s3+s4<80?m?⑤?
将①②③④代入⑤解得△t<0.3?s
故△t<0.3?s,才能保证两车不相撞.
本题解析:
本题难度:一般