右端时,木板车和小物块一起向左后退.
?当车上的人刚好走至车的右端时,求小车(包括小物块)后退的位移s1. ?若在人走至车的右端瞬时,小车与一个固定表面粗糙的赛台发生碰撞,小物块立即滑上该赛台.该赛台上有一倾角为
30°斜面,斜面顶端距离赛台右边缘的水平距离L=3m,底端还有一个圆滑的小曲面连接水平面与斜面,已知小物块滑至赛台的顶端后又由静止滑下,至赛台右边缘时的速度恰好为零.试求小物块与赛台接触面的滑动摩擦因数μ.
解析:(1) 当车上的人刚好走至车的右端时,人与木板车(包括小物块)动量守恒,有: mv=(M+M′)v′
代入数据解得木板车(包括小物块)后退的速度为v′=6m/s
由于人前行与车(包括小物块)后退是同时进行的,设这个过程的时间为t,则上式为: mvt=(M+M′)v′t 即: ms2=(M+M′)s1 而 s2+s1=L 2mL2解得:s1=(M?M?)?m
代入数据解得小车(包括小物块)后退的位移s1=1.2m
?设赛台水平部分的长度为L1,斜面的长度为s2,高度为h(相对台面). 小物块以v′=6m/s滑上赛台至顶点的过程中,根据动能定理,有:
??2 -μM′gL1 -μM′g cos30°s2-M′gh=0-12Mv??2 即 μM′gL+M′gh=12Mv小物块从赛台顶点由静止滑至右边缘的过程中,根据动能定理,有: M′gh-μM′gL=0 两式联立解得:??v?24gL
代入数据解得:μ=0.3.
(改编自粤教版选修3-5第23页“习题一”第9题和必修1第104页“习题四”第9题) 12.我国科学家在对放射性元素的研究中,进行了如下实验:如图所示,以MN为界,左、右
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两边分别是电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,且两场区域足够大。在距离界线为S处平行于MN固定一内壁光滑的瓷管PQ,开始时一个放射性元素的原子核处在管口P处,某时刻该原子核平行于界线的方向放出一质量为m、带电量-e的电子,发现电子在分界线处速度方向与界线成60°角进入右边磁场,反冲核在管内匀速直线运动,当到达管另一端Q点时,刚好俘获了这个电子而静止.求:
?瓷管PQ的长度?;?反冲核的质量M. 解析:由题意可画得如图所示电子运动轨迹。
(1)设电子在进入磁场时速度为v,该速度分解为垂直MN方向vy和沿MN方向vx. 设电子在电场中运动时间为t1,在垂直MN方向上,有:
vy2=2aS ① vy=at1 ②
a?eEm ③
2eESm ④
①③式得:vy? ②③④式得:t1?2mSeE ⑤
由此得:vx?vycot60?
?332eESm ⑥
v?vysin60??23323S32eESm ⑦
沿MN轴的位移 x?vxt1? ⑧
设电子在磁场中运动时的半径为R,根据洛仑兹力做其圆周运动的向心力,
有:
evB?mv2R ⑨ 233B2mES ⑩ e 解得:
R?mveB? 电子在磁场中运动时的周期T?22?m1 ○eB 1
由图可知电子在磁场中运动的圆心角为240° 故电子在磁场中运动的时间t2=3T 由图的对称性原理还可知:x?2??4?m12 3eB ○
?Rsin60?
?2B2mESe13 ○
11○14联立可得瓷管PQ的长度 ? ⑧○?433S ○14
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?电子运行的总时间: t=2t1+t2=2反冲核的速度V=4?m2mS15 +eE3eB ○
??t2?2mSeE?4?m3eB16 ○
7 核反应时动量守恒,有:mvx-MV=0 1○mvx17○18解得反冲核的质量M=?⑥○
V43m3?E?43?9B?2m3ESe
(改编自人教版选修3-1第39页“问题与练习”第5题和选修3-5第23页“问题与练习”第1题)
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