（19分）四川某中學(xué)物理興趣小組同學(xué)開展研究性學(xué)習(xí)，對常在火車站看到載重列車啟動時，機(jī)車首先要倒退的問題進(jìn)行調(diào)查，最后得出結(jié)論：因為機(jī)車和車廂與鐵軌之間的最大靜摩擦力大于它們之間的動摩擦力，若機(jī)車不倒退直接啟動，啟動以后機(jī)車和車廂與鐵軌之間的摩擦力由靜摩擦力變?yōu)閯幽Σ亮�，�?dāng)列車加速到一定的速度后，列車的機(jī)車就必須減少牽引力使列車勻速直線運動，資源不能得到充分的利用，所以載重列車常常采用先倒退的啟動方式啟動�，F(xiàn)假設(shè)有一列載重列車，若它不倒退以恒定的牽引力直接啟動，機(jī)車的牽引力能帶動49節(jié)車廂（不含機(jī)車），那么它利用倒退后用同樣大小的恒定牽引力啟動，該機(jī)車啟動59節(jié)同樣質(zhì)量的車廂以后，恰好做勻速直線運動，已知機(jī)車與各節(jié)車廂的質(zhì)量均為m，機(jī)車和各節(jié)車廂與鐵軌之間的動摩擦力為，假設(shè)機(jī)車倒退后，各節(jié)車廂之間的掛鉤離開相同的距離，機(jī)車加速后，每拉動一節(jié)車廂的瞬間可近似地認(rèn)為滿足動量守恒定律的條件。求：

（1）每一節(jié)車廂與鐵軌之間的最大靜摩擦力？

（2）列車采用機(jī)車倒退的方式啟動后做勻速直線運動的速度？（最終結(jié)果可以用根式表示）

 

【答案】

（1）；（2）。

【解析】（19分）

解：（1）設(shè)每節(jié)車廂所受最大靜摩擦力為fm，機(jī)車的牽引為為F

直接啟動時，有　　　　               ①（1分）

當(dāng)采用倒退方式啟動時，有　　　　　 ②（1分）

由①、②兩式可得：　　　　　          ③（1分）

（2）設(shè)第一節(jié)車廂被拉動前，機(jī)車的速度為，被拉動后，機(jī)車的速度為V1′

由動能定理有　 　　　　　　    ④（2分）

由動量守恒定律有　　　　　　　        ⑤（2分）

由 ④、⑤得　 　　　　　　      ⑥（1分）

設(shè)第二節(jié)車廂被拉動前，機(jī)車的速度為V2，被拉動后，機(jī)車的速度為V2′，　　

由動能定理有　 �、撸�2分）

由動量守恒定律有　　　　　　　        ⑧（1分）

由 ⑦、⑧得　 　　　　　　      ⑨（1分）

同理可得　 　　　　　           ⑩（1分）

由數(shù)學(xué)歸納法有　 　　  11（2分）

　 　12（2分）

即列車采用倒退的方式啟動后做勻速直線運動的速度為

         （2分）

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）放射性物質(zhì)
 
210
84
Po和
 
60
27
Co的核衰變方程為：
 
210
84
Po→
 
206
82
Pb+X1    
 
60
27
Co→
 
60
28
Ni+X2
方程中的X1代表的是
 
，X2代表的是
 
．
（2）如圖1所示，鉛盒內(nèi)裝有能釋放α、β和γ射線的放射性物質(zhì)，在靠近鉛盒的頂部加上電場E或磁場B，在圖1（a）、（b）中分別畫出射線運動軌跡的示意圖．（在所畫的軌跡上須標(biāo)明是α、β和γ中的哪種射線）
（3）帶電粒子的荷質(zhì)比
q
m
是一個重要的物理量．某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計了一個實驗，探究電場和磁場對電子運動軌跡的影響，以求得電子的荷質(zhì)比，實驗裝置如圖2所示．
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①他們的主要實驗步驟如下：
A．首先在兩極板M1M2之間不加任何電場、磁場，開啟陰極射線管電源，發(fā)射的電子從兩極板中央通過，在熒幕的正中心處觀察到一個亮點；
B．在M1M2兩極板間加合適的電場：加極性如圖2所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒幕上的亮點逐漸向熒幕下方偏移，直到熒幕上恰好看不見亮點為止，記下此時外加電壓為U．請問本步驟目的是什么？
C．保持步驟B中的電壓U不變，對M1M2區(qū)域加一個大小、方向合適的磁場B，使熒幕正中心重現(xiàn)亮點，試問外加磁場的方向如何？
②根據(jù)上述實驗步驟，同學(xué)們正確推算處電子的荷質(zhì)比與外加電場、磁場及其他相關(guān)量的關(guān)系為
q
m
=
U
B2d2
．一位同學(xué)說，這表明電子的荷質(zhì)比將由外加電壓決定，外加電壓越大則電子的荷質(zhì)比越大，你認(rèn)為他的說法正確嗎？為什么？

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科目：高中物理 來源： 題型：

    （07年廣東卷）  帶電粒子的荷質(zhì)比是一個重要的物理量。某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計了一個實驗，探究電場和磁場對電子運動軌跡的影響，以求得電子的荷質(zhì)比，實驗裝置如圖所示。

   

      ①他們的主要實驗步驟如下：

      A、首先在兩極板M1M2之間不加任何電場、磁場，開啟陰極射線管電源，發(fā)射的電子從兩極板中央通過，在熒幕的正中心處觀察到一個亮點；

      B、在M1M2兩極板間加合適的電場：加極性如圖所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒幕上的亮點逐漸向熒幕下方偏移，直到熒幕上恰好看不見亮點為止，記下此時外加電壓為U。請問本步驟目的是什么？

      C、保持步驟B中的電壓U不變，對M1M2區(qū)域加一個大小、方向合適的磁場B，使熒幕正中心重現(xiàn)亮點，試問外加磁場的方向如何？

 ②根據(jù)上述實驗步驟，同學(xué)們正確推算處電子的荷質(zhì)比與外加電場、磁場及其他相關(guān)量的關(guān)系為。一位同學(xué)說，這表明電子的荷質(zhì)比將由外加電壓決定，外加電壓越大則電子的荷質(zhì)比越大，你認(rèn)為他的說法正確嗎？為什么？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（19分）四川某中學(xué)物理興趣小組同學(xué)開展研究性學(xué)習(xí)，對常在火車站看到載重列車啟動時，機(jī)車首先要倒退的問題進(jìn)行調(diào)查，最后得出結(jié)論：因為機(jī)車和車廂與鐵軌之間的最大靜摩擦力大于它們之間的動摩擦力，若機(jī)車不倒退直接啟動，啟動以后機(jī)車和車廂與鐵軌之間的摩擦力由靜摩擦力變?yōu)閯幽Σ亮�，�?dāng)列車加速到一定的速度后，列車的機(jī)車就必須減少牽引力使列車勻速直線運動，資源不能得到充分的利用，所以載重列車常常采用先倒退的啟動方式啟動�，F(xiàn)假設(shè)有一列載重列車，若它不倒退以恒定的牽引力直接啟動，機(jī)車的牽引力能帶動49節(jié)車廂（不含機(jī)車），那么它利用倒退后用同樣大小的恒定牽引力啟動，該機(jī)車啟動59節(jié)同樣質(zhì)量的車廂以后，恰好做勻速直線運動，已知機(jī)車與各節(jié)車廂的質(zhì)量均為m，機(jī)車和各節(jié)車廂與鐵軌之間的動摩擦力為，假設(shè)機(jī)車倒退后，各節(jié)車廂之間的掛鉤離開相同的距離，機(jī)車加速后，每拉動一節(jié)車廂的瞬間可近似地認(rèn)為滿足動量守恒定律的條件。求：

（1）每一節(jié)車廂與鐵軌之間的最大靜摩擦力？

（2）列車采用機(jī)車倒退的方式啟動后做勻速直線運動的速度？（最終結(jié)果可以用根式表示）

 

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科目：高中物理 來源：2007年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試（廣東卷）物理試題 題型：實驗題


【小題1】(1)放射性物質(zhì)Pb和Co?的核衰變方程分別為:Po→Pb+X1Co→Ni+X2方程中的X1代表的是        ,X2代表的是         .?
【小題2】(2)如圖所示,鉛盒內(nèi)裝有能釋放、和射線的放射性物質(zhì),在靠近鉛盒的頂部加上電場E或磁場B,在圖(a)、   (b)中分別畫出射線運動軌跡的示意圖.(在所畫軌跡上須標(biāo)明是、和中的哪種射線)?
【小題3】(3)帶電粒子的荷質(zhì)比是一個重要的物理量.某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計了一個實驗,探究電場和磁場對電子運動軌跡的影響,以求得電子的荷質(zhì)比,實驗裝置如圖所示.?

①他們的主要實驗步驟如下:?
A.首先在兩極板M1M2之間不加任何電場、磁場,開啟陰極射線管電源,發(fā)射的電子束從兩極板中央通過,在熒屏的正中心處觀察到一個亮點;?
B.在M1M2兩極板間加合適的電場:加極性如圖所示的電壓,并逐步調(diào)節(jié)增大,使熒屏上的亮點逐漸向熒屏下方偏移,直到熒屏上恰好看不見亮點為止,記下此時外加電壓為U.請問本步驟的目的是什么??
C.保持步驟B中的電壓U不變,對M1M2區(qū)域加一個大小、方向合適的磁場B,使熒屏正中心處重現(xiàn)亮點,試問外加磁場的方向如何??
②根據(jù)上述實驗步驟 ,同學(xué)們正確地推算出電子的荷質(zhì)比與外加電場\,磁場及其他相關(guān)量的關(guān)系為.一位同學(xué)說,這表明電子的荷質(zhì)比大小將由外加電壓決定,外加電壓越大則電子的荷質(zhì)比越大,你認(rèn)為他的說法正確嗎?為什么??

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