【題目】如圖所示,一豎直光滑絕緣的管內(nèi)有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)絕緣彈簧,其下端固定于地面,上端與一質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球A相連,整個空間存在一豎直向上的勻強(qiáng)電場,小球A靜止時彈簧恰為原長另一質(zhì)量也為m的不帶電的絕緣小球B從管內(nèi)距A高為x0處由靜止開始下落,與A發(fā)生碰撞后一起向下運(yùn)動。若全過程中小球A的電量不發(fā)生變化,重力加速度為g。

1x0已知,試求BA碰撞過程中損失的機(jī)械能;

2x0未知,且BA一起向上運(yùn)動在最高點(diǎn)時恰未分離,試求AB運(yùn)動到最高點(diǎn)時彈簧的形變量x;

3在滿足第2問的情況下,試求A、B運(yùn)動過程中的最大速度vm

【答案】(1) (2) (3)

【解析】解:(1)設(shè)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為E,在碰撞前A靜止時有qE=mg ①

解得:

在與A碰撞前B的速度為v0,由機(jī)械能守恒定律得

BA碰撞后共同速度為v1,由動量守恒定律得mv0=2mv1

BA碰撞過程中損失的機(jī)械能△E

(2) A,B在最高點(diǎn)恰不分離,此時A,B加速度相等,且它們間的彈力為零,設(shè)此時彈簧的伸長量為x1,則

B:mg=ma ⑤

A:mg+kx1-qE=ma ⑥

所以彈簧的伸長量為;

(3) A,B一起運(yùn)動過程中合外力為零時,具有最大速度vm,設(shè)此時彈簧的壓縮量為x2,則

2mg-(qE+kx2)=0 ⑦

由于x1=x2,說明A,B在最高點(diǎn)處與合外力為零處彈簧的彈性勢能相等,對此過程由能量守恒定律得

解得: 。

點(diǎn)晴:解決問題首先要清楚研究對象的運(yùn)動過程,們要清楚運(yùn)動過程中能量的轉(zhuǎn)化,以便從能量守恒角度解決問題,把動量守恒和能量守恒結(jié)合起來列出等式求解是常見的問題

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】宇宙間存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的三星系統(tǒng),其中有一種三星系統(tǒng)如圖所示,三顆質(zhì)量均為m的星位于等邊三角形的三個頂點(diǎn),三角形邊長為R,忽略其他星體對它們的引力作用,三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心O做勻速圓周運(yùn)動,萬有引力常量為G,則(  )

A. 每顆星做圓周運(yùn)動的線速度為

B. 每顆星做圓周運(yùn)動的角速度為

C. 每顆星做圓周運(yùn)動的周期為

D. 每顆星做圓周運(yùn)動的加速度與三星的質(zhì)量無關(guān)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】雨滴在空中下落時,由于空氣阻力的影響,最終會以恒定的速度勻速下降,我們把這個速度叫做收尾速度.研究表明,在無風(fēng)的天氣條件下,空氣對下落雨滴的阻力可由公式f=CρSv2來計(jì)算,其中C為空氣對雨滴的阻力系數(shù)(不同空間為不同常量),ρ為空氣的密度(不同空間密度不同),S為雨滴的有效橫截面積(即垂直于速度 方向的橫截面積).

已知雨滴下落空間范圍內(nèi)的空氣密度為ρ0,空氣對雨滴的阻力系數(shù)為C0,雨滴下落時可視為球形,半徑均為R,每個雨滴的質(zhì)量均為m,且在到達(dá)地面前均已達(dá)到收尾速度,重力加速度為g.

(1)求雨滴在無風(fēng)的天氣條件下沿豎直方向下落時收尾速度的大小

(2)若根據(jù)云層高度估測出雨滴在無風(fēng)的天氣條件下由靜止開始豎直下落的高度為h,求每個雨滴在豎直下落過程中克服空氣阻力所做的功.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,沿同一直線運(yùn)動的物體AB,其相對同一參考系的位置x隨時間t變化的函數(shù)圖象可知( )

A. 6s內(nèi)A、B的平均速度相等

B. 6s內(nèi)物體的位移相同,6sA、B相遇

C. 從第2s起,兩物體運(yùn)動方向相同,且

D. 兩物體由同一位置開始運(yùn)動,但物體AB2s才開始運(yùn)動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,以O為圓心、MN為直徑的圓的左半部分內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,三個不計(jì)重力、質(zhì)量相同、帶電量相同的帶正電粒子a、b和c以相同的速率分別沿aO、bO和cO方向垂直于磁場射入磁場區(qū)域,已知bO垂直MN,aO、cObO的夾角都為30°,a、b、c三個粒子從射入磁場到射出磁場所用時間分別為ta、tb、tc,則下列給出的時間關(guān)系可能正確的是(AD)

A.ta<tb<tc B.ta>tb>tc C.ta=tb<tc D.ta=tb=tc

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖(a)所示,光滑絕緣水平面上有甲、乙兩個點(diǎn)電荷.t=0時,甲靜止,乙以初速度6m/s向甲運(yùn)動.此后,它們僅在靜電力的作用下沿同一直線運(yùn)動(整個運(yùn)動過程中沒有接觸),它們運(yùn)動的v﹣t圖象分別如圖(b)中甲、乙兩曲線所示.則由圖線可知( 。

A. 兩電荷的電性一定相反

B. t1時刻兩電荷的電勢能最大

C. 0~t2時間內(nèi),兩電荷的靜電力先增大后減小

D. 0~t3時間內(nèi),甲的動能一直增大,乙的動能一直減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某物理興趣小組設(shè)計(jì)了如圖a所示的歐姆表電路,通過控制電鍵S和調(diào)節(jié)電阻箱,可使歐姆表具有“×1”“×10”兩種倍率。所用器材如下:

A.干電池:電動勢E= l.5V,內(nèi)阻r=1.0Ω

B.電流表G :滿偏電流Ig= 1mA,內(nèi)阻Rg =150Ω

C.定值電阻R1= 1200Ω

D.電阻箱R2R3:最大阻值都為999. 9Ω

E.電阻箱R4:最大阻值9999Ω

F.電鍵一個,紅、黑表筆各1支,導(dǎo)線若干

(1)該實(shí)驗(yàn)小組按圖a正確連接好電路。當(dāng)電鍵S斷開時,將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)電阻箱R2=___________Ω,使電流表達(dá)到滿偏,此時閉合電路的總電阻叫做歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi),則R內(nèi)=_________Ω,歐姆表的倍率是_________(選填“×1”“×10”)。

(2)閉合電鍵S:

第一步:調(diào)節(jié)電阻箱R2R3,當(dāng)R2=_________ΩR3=________Ω時,將紅、黑表筆短接,電流表再次滿偏;

第二步:在紅、黑表筆間接入電阻箱R4,調(diào)節(jié)R4,當(dāng)電流表指針指向圖b所示的位置時,對應(yīng)的歐姆表的刻度值為_____________Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一根不可伸長的輕繩兩端各系一個小球ab,跨在兩根固定在同一高度的光滑水平細(xì)桿CD上,a球置于C點(diǎn)正下方的地面上時,輕繩Cb恰好處于水平拉直狀態(tài).現(xiàn)將b球由靜止釋放,當(dāng)b球擺至最低點(diǎn)時,a球?qū)Φ孛鎵毫偤脼榱悖F(xiàn)把細(xì)桿D水平移動少許,讓b球仍從原位置由靜止釋放擺至最低點(diǎn)的過程中,不計(jì)空氣阻力,下列說法中正確的是

A. 若細(xì)桿D水平向左移動少許,則b球擺至最低點(diǎn)時,a球會離開地面

B. 若細(xì)桿D水平向右移動少許,則b球擺至最低點(diǎn)時,a球會離開地面

C. 無論細(xì)桿D水平向左或者向右移動少許,當(dāng)b球擺至最低點(diǎn)時,a球都不會離開地面

D. 無論細(xì)桿D水平向左或者向右移動少許,當(dāng)b球擺至最低點(diǎn)時,a球都會離開地面

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,豎直固定的光滑絕緣細(xì)桿上O點(diǎn)套有一個電荷量為-q的小環(huán),在桿的左側(cè)固定一個電荷量為+Q的點(diǎn)電荷,桿上a、b兩點(diǎn)與Q正好構(gòu)成等邊三角形,cab的中點(diǎn)。使小環(huán)從O點(diǎn)無初速度釋放,小環(huán)通過a點(diǎn)的速率為v。若已知abOal,靜電常量為k,重力加速度為g。則

A. a點(diǎn),小環(huán)所受彈力大小為

B. c點(diǎn),小環(huán)的動能最大

C. c點(diǎn),小環(huán)的電勢能最大

D. b點(diǎn),小環(huán)的速率為

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