【答案】(1)6m/s(2)6km/s 【解析】
试题分析:(1)令该星球表面的重力加速度为g,小滑块从A到C的过程中,由动能定理得:
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代入数值可解得g=6m/s
(2)设探测器质量为m′,探测器绕该星球表面做匀速圆周运动时运行速度最大,万有引力提供圆周运动向心力得
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又因为地星球表面重力和万有引力相等有解得
考点:万有引力定律;动能定理
【名师点睛】万有引力应用主要从万有引力提供圆周运动的向心力和星球表面重力和万有引力相等两方面入手分析。
5.如图所示,在xoy平面内,MN和x轴之间有平行于y轴的匀强电场和垂直于xoy平面的匀强磁场,y轴上离坐标原点3L的A点处有一电子枪,可以沿+x方向射出速度为v0的电子(质量为m,电量为e);如果电场和磁场同时存在,电子将做匀速直线运动.如果撤去磁场只保留电场,电子将从P点离开电场,P点的坐标是(2L,5L).不计重力的影响,求:
(1)电场强度E和磁感应强度B的大小及方向;
(2)如果撤去电场,只保留磁场,电子将从轴上的D点(图中未标出)离开磁场,求D点的坐标及电子在磁场中运动的时间。 【答案】(1)L);【解析】
试题分析:(1)只有电场时,电子做类平抛运动到P点, 则沿Y轴方向有
沿v0方向有 v0t=2L ②
①
,沿y轴负方向;
,垂直纸面向里 (2)D点的坐标为(0,
由①②得,沿y轴负方向 ③
电子做匀速运动时有eE=Bev0 ④ 由③④解得
,垂直纸面向里 ⑤
(2)只有磁场时,电子受洛伦兹力做圆周运动,设轨道半径为R,由牛顿第二定律有
⑥,
由⑤⑥得R=\
电子在磁场中运动的轨道如图所示,
由几何关系得D点的坐标为(0,L) 电子在磁场中运动的周期为T,电子在磁场中运动的时间为
考点:带电粒子在混合场中的运动
【名师点睛】带电粒子在混合场中的运动是有规律可循的,垂直进入磁场时粒子做匀速圆周运动,垂直进入电场时做平抛运动;若做匀速直线运动,则一定受力平衡。
6.如下图,光滑轨道固定在竖直平面内,水平段紧贴地面,弯曲段的顶部切线水平、离地面高为h;滑块A静止在水平轨道上,v0=\的子弹水平射入滑块A后一起沿轨道向右运动,
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并从轨道顶部水平抛出.已知滑块A的质量是子弹的3倍,取g=10m/s,不计空气阻力.求:
(1)子弹射入滑块后一起运动的速度; (2)水平距离x与h关系的表达式;
(3)当h多高时,x最大,并求出这个最大值。 【答案】(1)10m/s(2)【解析】
试题分析:(1)设子弹的质量为m,则滑块的质量为3m,子弹射入滑块后一起运动速度为v1,由动量守恒:mv0=(m+3m)v1…①
(3)h=2.5m时,B的水平距离最大,xmax=5m
解得:v1=v0=10m/s
(2)设子弹与滑块到达轨道顶部时的速度为v2,由机械能守恒定律: (m+3m)v12=(m+3m)v22+(m+3m)gh ②
设子弹与滑块离开轨道顶部到落到地面的时间为t,由平抛运动规律: x=v2t…③
竖直方向:h=gt…④ 联立②③④得:(3)因为:
所以:h=2.5m时,B的水平距离最大 xmax=5m
考点:动量守恒定律;能量守恒定律;平抛运动
【名师点睛】子弹射入滑块的过程子弹和滑块组成的系统动量守恒,子弹射入滑块后一起滑上光滑轨道的过程中系统机械能守恒,子弹和滑块从轨道顶部抛出的过程中是做平抛运动,只有掌握这些知识才能解决相应的问题,题目不难,但考查知识点比较多。
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