D. 小球在管中运动的过程中增加的机械能1J 【答案】BCD
【解析】试题分析:判断出小球所受洛伦兹力的方向,然后由左手定则判断出小球带什么电.小球在竖直方向上做匀加速直线运动,由牛顿第二定律求出小球的加速度,然后由位移公式求出小球的运动时间.由动能定理求出小球动能的增加量,由重力势能的计算公式求出重力势能的增加量,然后求出小球机械能的增加量.
小球从管口上端飞出,则小球在玻璃管中所受洛伦兹力方向竖直向上,由图示可知磁场垂直于纸面向里,小球沿水平方向向右运动,由左手定则可知,小球带正电,B正确;小球的实际运动速度可分解为水平方向的速度v和竖直方向的速度。与两个分速度对应的洛伦兹力的分力分别是水平方向的Fx和竖直方向的Fy.其中,竖直方向的洛伦兹力向上,由牛顿第二定律得解得
,解得
不变,在竖直方
,
,由匀变速运动的位移公式得
,飞出管口的合速度为,重力势能的增量,A错误D正确.
,C正确;小球飞出管口时,竖直速度为
,动能增量,机械能的增量
8. 如图所示,水平固定横杆的正下方有一光滑的小定滑轮,一质量为m的小球套在横杆上,轻质橡皮绳(遵循胡克定律)绕过定滑轮,一端O系在墙上,另一端与小球连接,橡皮绳的原长为OP,小球在定滑轮的正上方A处时橡皮绳的拉力大小为mg,小球在水平向右的拉力F=2mg作用下向右运动经过B点,运动到B点时,BP与横杆的夹角为θ=37°。若橡皮绳始终在弹性限度内,小球与横杆间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则小球在B处时:
A. 加速度大小为2g B. 加速度方向水平向右 C. 与横杆间的弹力大小为2mg D. 与横杆间的滑动摩擦力大小为mg 【答案】CD
【解析】对小球受力分析,如图所示,因为OP是橡皮绳的原长,在A点点
,根据几何知识可得
,联立解得
,
,在B,规定向右为正方向,根据共点
,
,联立解得
,
力平衡条件,运用正交分解法可得
,
,即加速度方向向左,故CD正确.
【点睛】本题是力平衡问题,关键是分析物体的受力情况,根据平衡条件并结合正交分解法列方程求解.利用正交分解方法解体的一般步骤:①明确研究对象;②进行受力分析;③建立直角坐标系,建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上,将不在坐标轴上的力正交分解;④x方向,y方向分别列平衡方程求解.
9. 做“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示。图中斜槽与水平槽平滑连接,按要求安装好仪器后开始实验。先不放被碰小球,使入射球从斜槽上的M点由静止滚下落地,重复实验若干次;然后把被碰小球静止放在槽的水平部分的前端边缘N处(槽口),再使入射球从斜槽上的M点由静止滚下。重复实验若干次,并在白纸上记录下重锤在记录纸上的竖直投影点和每次实验时小球落点的平均位置,从左至右依次为O、A、B、C点,测得两小钢球直径相等,入射小球和被碰小球的质量分别为m1、m2,且m1=2m2。
下列有关本实验的说法中正确的有:
A.未放被碰小球和放了被碰小球m2 时,入射小球m1 的落点分别为A、B B.未放被碰小球和放了被碰小球m2 时,入射小球m1 的落点分别为B、A
C.未放被碰小球和放了被碰小球m2 时,入射小球m1的落点分别为C、A
D.在误差允许的范围内若测得|OC|=2|AB|,则说明碰撞过程中由m1 、m2 两球组成的系统满足动量守恒定律 【答案】BD
【解析】未放被碰小球和放了被碰小球
时,入射小球
的落点分别为B、A,AC错误B正确;
,则
,,所以:
设入射小球在初速度是,碰撞后的速度是设由于
,则有
,被碰小球的速度是
,设平抛的时间是t:则
,D正确.
若系统碰撞的过程中动量守恒,则满足
10. (1)某同学用如图甲所示的电路测量一个电容器的电容,图中 R为20 kΩ的电阻,电源电动势为6.0 V,内阻可不计。
①实验时先将开关S接1,经过一段时间后,当电流表示数 为________ μA时表示电容器极板间电压最大。
②将开关S接2,将传感器连接在计算机上,经处理后画出电容器放电的 i-t图象,如图乙所示。由图象可知,图象与两坐标轴所围的面积表示电容器放出的电荷量。试根据 i-t图象,求该电容器所放出的电荷量q=_______C;该电容器的电容 c=_______ μF。(计算结果保留两位有效数字)。
(2)如图甲是某金属材料制成的电阻阻值R随摄氏温度t变化的图象,图中R0表示0℃时
的电阻,k表示图线的斜率。若用该电阻与电池(电动势E、内阻r)、电流表A(内阻Rg)、滑动变阻器R1串联起来,连接成如图乙所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。使用“金属电阻温度计”前,先要把电流表(“0”刻线在刻度盘左侧 )的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度t1< t2,则t1的刻度应在t2的_______侧(填“左”或“右”);在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时,需要弄清所测温度和电流的对应关系。请利用E、R0、Rg、R1(滑动变阻器的有效阻值)、r、k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式t=______________。
【答案】 (1). 0 (2). 8.7-9.7×10 (3). 1.5-1.6×10 (4). 右 (5).
【解析】试题分析:充电完毕,电路断路,电流为零;图线与两坐标轴所围成的面积等于电容器的放电量,数格子,不足半格舍去,超过半格算一格;根据温度关系得到电阻关系,再得到电流关系;根据闭合电路欧姆定律和温控电阻的电阻与温度关系式联立得到温度与电流的关系式.
(1)①电容器串联在电路中,当电容器充电完毕后,电路断路,故电路中电流为零时表示电容器极板间电压最大;
②图线与两坐标轴所围成的面积就是电容器的放电量,数格子,共96格; 每一小格表示电量为:故电量为(2)温度有
,电阻
;则电容
,电流
;
;
,故的刻度应在的右侧;根据闭合电路欧姆定律,
,联立得到
-10-4
,根据温控电阻与温度关系,得到
11. 如图所示, 两根间距为L的固定光滑金属导轨MP和NQ平行放置,电阻可忽略不计,两导轨是由位于MN左侧的半径为R的四分之一圆弧和MN右侧足够长的水平部分构成,水平导轨范围内存在竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场,两根长度均为L的导体棒ab和cd垂直导轨且与导轨接触良好,开始时cd静止在磁场中,ab从圆弧导轨的顶端由静止释放,两导体棒
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