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1、计算题 如图所示,光滑半圆形轨道处于竖直平面内,半圆轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A。一质量为m的小球在水平地面上的C点受水平向左的恒力F由静止开始运动,当运动到A点时撤去恒力F,小球沿竖直半圆轨道运动到轨道最高点B点,最后又落在水平地面上的D ">
时间:2017-07-31 08:38:19
1、计算题 如图所示,光滑半圆形轨道处于竖直平面内,半圆轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A。一质量为m的小球在水平地面上的C点受水平向左的恒力F由静止开始运动,当运动到A点时撤去恒力F,小球沿竖直半圆轨道运动到轨道最高点B点,最后又落在水平地面上的D点(图中未画出)。已知A、C间的距离为L,重力加速度为g。600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/av0zbczmalg.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">
(1)若轨道半径为R,求小球到达圆轨道B点时对轨道的压力FN;
(2)为使小球能运动到轨道最高点B,求轨道半径的最大值Rm;
(3)轨道半径R多大时,小球在水平地面上的落点D到A点的距离最大?最大距离xm是多少?
参考答案:(1)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/rjbwgwpmtsf.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,方向竖直向上?(2)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/snmnjx4boo0.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?(3)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/ogl0ue1yluv.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/twzxykhpfbj.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析:(1)设小球到达B点时速度为600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/fuoy1tzlnp4.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,根据动能定理有
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/c2q40v54lf3.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
设B点时轨道对小球的压力为600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/xuvytcce14r.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,对小球在B点时进行受力分析如图,则有
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/a2sarxq0ubn.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/xcckxkaotji.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
根据牛顿第三定律可知小球对轨道的压力600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/py4ckmtxwpv.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,方向竖直向上
(2)小球能够到达最高点的条件是600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/g0yfamtgclw.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
故轨道半径的最大值600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/snmnjx4boo0.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
(3)从B点飞出后做平抛运动,落地时间600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/oguutkcf2nl.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
D到A的距离600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/lr1lumcijxy.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
相当于二次函数求最大值的问题,最大值在600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/ogl0ue1yluv.png\" style=\"vertical-align:middle;\">时取到
(因为600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/sc4kclbsx5l.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,所以最大值可以取得到)
代入600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/ogl0ue1yluv.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,得到此时最大距离
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/twzxykhpfbj.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
点评:小球在最高点时合外力等于向心力,过最高点的临界条件是小球对轨道的压力为零,即重力等于向心力。
本题难度:一般
2、选择题 如图所示,质量为m、带电荷量为+q的P环套在固定的水平长直绝缘杆上(杆表面不光滑),整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中,磁感应强度大小为B.现给环一向右的初速度v0,则下列情况可能发生的是:( ?)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/kbzyjdsaea0.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
A.环将保持匀速运动,环的机械能不变
B.环将向右减速,最后静止,损失的机械能是600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/rudz3vjin1o.png\" style=\"vertical-align:middle;\">mv02
C.环将向右减速,最后匀速,损失的机械能是600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/rudz3vjin1o.png\" style=\"vertical-align:middle;\">mv02
D.环将向右减速,最后匀速,损失的机械能600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/rudz3vjin1o.png\" style=\"vertical-align:middle;\">mv02-
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/rudz3vjin1o.png\" style=\"vertical-align:middle;\">m(
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/phkuyklfi4s.png\" style=\"vertical-align:middle;\">)2
参考答案:ABD
本题解析:根据左手定则判断洛伦兹力知洛伦兹力竖直向上
(1)若600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/0b5ys3i3i1q.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,则没有支持力,不会产生摩擦力,物体做匀速直线运动所以A正确。
(2)若600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/f0g1ovdgyvy.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,则支持力竖直向上,摩擦力向左,因此物体做减速直线运动,则支持力越来越大,所以最后将会停止运动,动能全部转化为热量,因此B正确。
(3)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/e3zx0mjjmro.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,则支持力竖直方向向下,摩擦力向左,物体减速。当支持力为零,物体做匀速直线运动,而最终速度应该为
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/yurjk2kbq0b.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,根据能量守恒定律,损失的动能即为产生的热量所以产生热量为
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/rudz3vjin1o.png\" style=\"vertical-align:middle;\">mv02-
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/rudz3vjin1o.png\" style=\"vertical-align:middle;\">m(
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/phkuyklfi4s.png\" style=\"vertical-align:middle;\">)2,因此D正确。
点评:此类题型考虑的物理过程有多种可能性,考察了洛伦兹力受速度变化的物体动态物理过程
本题难度:一般
3、选择题 质量和电荷量不同的带电粒子,在电场中由静止开始经相同电压加速后( )
A.荷质比大的粒子速度大,电荷量大的粒子动能大
B.荷质比大的粒子动能大,电荷量大的粒子速度大
C.荷质比大的粒子速度和动能都大
D.电荷量大的粒子速度和动能都大
参考答案:A
本题解析:根据动能定理可得600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/nacnaghqbul.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,故可得电荷量大的电场力做功多,动能大,解得
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/ijk0lkfxfbc.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,故可得荷质比大的粒子速度大,故A正确,BCD错误
故选A
点评:关键是根据600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/nacnaghqbul.png\" style=\"vertical-align:middle;\">分析,比较简单
本题难度:一般
4、计算题 (12分) 以v0=20m/s的初速度,从地面竖直向上抛出一质量为m=5kg物体,物体落回地面时的速度大小为v=10m/s。如果物体在运动过程中所受阻力的大小不变,且和地面碰后不再反弹 (以地面为重力零势能面,g=10m/s2),求:
(1)物体运动过程中所受阻力的大小;
(2)物体在离地面多高处,物体的动能与重力势能相等。
参考答案:(1)30N?(2) 7.69m和3.57m
本题解析:(1)设物体所受空气阻力的大小为Ff,上升的最大高度为H,则由动能定理可得:上升过程:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/pbdsmidhszr.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?下降过程:
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/mio4x4eotqa.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
由以上两式可解得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/mzvcv4vliq5.png\" style=\"vertical-align:middle;\">N
(2)物体上升到h1处时,其动能与重力势能相等,则由动能定理得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/mcjqtoqxoer.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
所以有:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/yxhgw3ywns3.png\" style=\"vertical-align:middle;\">m
物体下降到距地h2处时,其动能与重力势能相等,则由动能定理得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/3ne0iyye5q1.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
所以有:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/1jaiagnez4i.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
所以物体在离地面7.69m和3.57m高处时,其动能与重力势能相等。
本题难度:一般
5、选择题 如图所示,质量为m的物体静止于倾角为α的斜面体上,现对斜面体施加一水平向左的推力F,使物体随斜面体一起沿水平面向左匀速移动x,则在此匀速运动过程中斜面体对物体所做的功为( )
A.Fx
B.mgxcosαsinα
C.mgxsinα
D.0600)makesmallpic(this,600,1800);\' alt=\"91考试网\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/lzw4yfh24xq.png\">
参考答案:物体受到重力、斜面体对物体的作用力,物体做匀速运动,合力为零,合力做功也为零,而重力对不做功,则斜面体对物体所做的功为0.
故选D
本题解析:
本题难度:一般