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空间分布着如图所示的匀强电场和垂直于纸面的匀强磁场,其中
区域足够大,
分布在半径
的圆形区域内,
为过其圆心
O
的竖直线,
、
区域磁感应强度大小均为
,虚线
与
平行且相距
,其右侧区域存在着与水平方向成
斜向下的匀强电场,电场强度
,电场区域足够大,磁场
中有粒子源
S
,
S
与
O
点的距离
,且
垂直于
。某时刻粒子源
S
沿着纸面一次性向各个方向均匀射出一群相同的带正电粒子,粒子的质量均为
、电量均为
,
为与电场方向垂直的无限大的绝缘板,不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用。(取
)
(1)若有粒子能到达
区域,求发射速度的最小值;
(2)若所有粒子的发射速率均为
,求能够到达
区域的所有粒子中从发射到接触
区域的最大路程和最小路程的比值;(此问中取
)
(3)若从
S
点发射速率为
的某粒子从图中
A
点以水平方向进入电场区域,并在电场中运动一段时间后碰撞绝缘板上的
C
点,求该粒子从发射到
C
点的时间(此问中取
,
,
,结果保留2位有效数字)。
类型:解答题
难度系数:困难0.15
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如图所示,以
的速度顺时针匀速转动的水平传送带,左端与粗糙的弧形轨道平滑对接,右端与光滑水平面平滑对接。水平面上有位于同一直线上、处于静止状态的5个相同小球,小球质量
。质量
的物体从轨道上高
的
P
点由静止开始下滑,滑到传送带上的
A
点时速度大小
,物体和传送带之间的动摩擦因数
,传送带
AB
之间的距离
。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰,重力加速度
。下列说法正确的是( )
A.物体从
P
点下滑到
A
点的过程中,克服摩擦力做的功为
B.物体第一次向右通过传送带的过程中,摩擦生热为
C.物体第一次与小球碰撞后,在传送带上向左滑行的最大距离为
D.第1个小球最终的速度大小为
类型:多选题
难度系数:困难0.15
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如图所示,两条平行光滑足够长的无电阻导轨所在平面与水平地面的夹角为
,间距为
。导轨上端接着没有充电的一平行板电容器,电容为
。导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为
,方向垂直于导轨平面。在垂直于导轨无初速释放一质量为
、电阻不计的金属棒,若不计导轨电阻。
(1)金属棒与轻弹簧不连接时
a
、金属棒下滑速度为
时,电容器所带的电量
为多少?
b
、金属棒做什么运动?并求出金属棒下滑距离
时的速度。
(2)金属棒与轻弹簧相连接,劲度系数为
,弹簧给金属棒的拉力垂直棒,静止释放时弹簧处于原长,则
a
、金属棒做什么运动?向下运动的最大位移是多少?
b
、金属棒向下运动过程中电容器能充入电量的最大值是多少?(假设金属棒运动过程中,弹簧一直处于弹性限度内)
类型:解答题
难度系数:困难0.15
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如图所示,以
的速度顺时针匀速转动的水平传送带,左端与粗糙的弧形轨道平滑对接,右端与光滑水平面平滑对接,水平面上有
n
个位于同一直线上、处于静止状态的相同小球,小球质量
。质量
的物体从轨道上高
的
P
点由静止开始下滑,滑到传送带上的
A
点时速度大小
。物体和传送带之间的动摩擦因数
,传送带
AB
之间的距离
。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰,重力加速度
,
。求:
(1)物体从
P
点下滑到
A
点的过程中,摩擦力做的功;
(2)物体第一次向右通过传送带的过程中,传送带对物体的冲量大小;
(3)物体第一次与小球碰撞后,在传送带上向左滑行的最大距离;
(4)
n
个小球最终获得的总动能。
类型:解答题
难度系数:困难0.15
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如图所示,“L”型平板B静置在地面上,小物块A处于平板B上的
点,
点左侧粗糙,右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为
M
的小球悬挂在
点正上方的O点,轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放,下摆至最低点与小物块A发生碰撞,碰后小球速度方向与碰前方向相同,开始做简谐运动(要求摆角小于
),A以速度
沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后,A返回到
O
点的正下方时,相对于地面的速度减为零,此时小球恰好第一次上升到最高点。已知A的质量
,B的质量
,A与B的动摩擦因数
,B与地面间的动摩擦因数
,取重力加速度
。整个过程中A始终在B上,所有碰撞时间忽略不计,不计空气阻力,求:
(1)A与B的挡板碰撞后,二者的速度大小
与
;
(2)B光滑部分的长度
d
;
(3)运动过程中A对B的摩擦力所做的功
;
(4)实现上述运动过程,
的取值范围(结果用
表示)。
类型:解答题
难度系数:困难0.15
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如图所示,P为固定的竖直挡板,质量为
的长木板A静置于光滑水平面上(A的上表面略低于挡板P下端),质量为
m
的小物块B(可视为质点)以水平初速度
从A的左端向右滑上A的上表面,经过一段时间A、B第一次达到共同速度,此时B恰好未从A上滑落,然后物块B与长木板A一起向右运动,在
时刻,物块B与挡板P发生了第一次碰撞,经过一段时间物块B与长木板A第二次达到共同速度,之后物块B与挡板P发生了很多次碰撞,最终在
(未知)时恰好相对地面静止。已知A、B间的动摩擦因数为
,重力加速度为
g
,物块与挡板P发生碰撞时无机械能损失且碰撞时间极短,求:
(1)木板A的长度;
(2)
时间内B经过的路程:
(3)
的值。
类型:解答题
难度系数:困难0.15
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如图所示,将三根完全相同的轻质细杆,两两互成
,连接到同一个顶点
O
,另一端分别连接到竖直墙壁上的
A
、
B
、
C
三个点,
BC
连线沿水平方向,
是等边三角形,
O
、
A
、
B
、
C
点处,分别是四个可以向各个方向自由转动的轻质光滑饺链(末画出)。在
O
点用细绳悬挂一个质量为
m
的重物,则
AO
杆对墙壁的作用力为( )
A.
B.
C.
D.
类型:单选题
难度系数:困难0.15
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如图所示,三维坐标系
中,在
的区域Ⅰ、Ⅱ中,存在匀强磁场和沿
y
轴正方向的匀强电场,其中区域
中磁场的磁感应强度大小为
、方向沿
x
轴正方向,区域
中磁场的磁感应强度大小为
、方向沿
y
轴正方向;在
的区域Ⅲ、Ⅳ中,存在沿
y
轴正方向的匀强磁场,磁感应强度大小为
。区域Ⅰ中坐标为
的
A
点有一粒子源,发出沿
方向、质量为
m
、带电量为
的粒子,粒子的初速度大小为
,在区域Ⅰ中恰好沿直线运动并经过原点
O
,粒子的重力不计。.求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)粒子从发出到第3次经过
x
轴需要的时间;
(3)粒子第6次通过
平面时的
y
轴坐标值。
类型:解答题
难度系数:困难0.15
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如图所示,一质量为
m
、长为
L
的木板A静止在光滑水平面上,其左侧固定一劲度系数为
k
的水平轻质弹簧,弹簧原长为
,右侧用一不可伸长的轻质细绳连接于竖直墙上。现使一可视为质点的小物块B以初速度
从木板的右端无摩擦地向左滑动,而后压缩弹簧。设B的质量为
,当
时细绳恰好被拉断。已知弹簧弹性势能的表达式
,其中
k
为劲度系数,
x
为弹簧的压缩量。则( )
A.细绳所能承受的最大拉力
B.当
时,小物块B滑离木板A时木板运动的对地位移
C.当
时,细绳被拉断后长木板的最大加速度
D.为保证小物块在运动过程中速度方向不发生变化,
应大于等于3
类型:多选题
难度系数:困难0.15
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如图所示,某粒子分析器由区域Ⅰ、区域Ⅱ和检测器
组成。两个区域以垂直
轴的平面
为界,其中区域Ⅰ内有沿着
轴正方向的匀强磁场和匀强电场,区域Ⅱ内只有沿着
轴正方向的匀强磁场,电场强度大小为
,两个区域内的磁感应强度大小均为
。当粒子撞击检测器
时,检测器被撞击的位置会发光。检测器中心
在
轴上,在检测器所在平面上建立与
坐标系平行的坐标系
。一质量为
、带电荷量为
的带正电粒子从
A
点沿
轴正方向以初速度
射入,若区域Ⅰ内只存在匀强磁场,其轨迹圆圆心恰好是
点,平面
与
点的距离
,运动过程粒子所受重力可以忽略不计。
(1)求
A
点的位置,用坐标
表示;
(2)若区域Ⅰ只有匀强电场
,当检测器
置于平面
处时,求检测器上发光点的位置,用坐标
表示;
(3)当检测器距离
点的距离为
时,求检测器上发光点的位置,用坐标
表示。
类型:解答题
难度系数:困难0.15
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