B、根据竖直位移公式:,对粒子1与2,两者竖直位移
相等,由 知:在y、E、m相同的情况下,粒子2的时间长,则电量小,即q1<q2,而对粒子2和3 在E、m、t相同的情况下,粒子2的竖直位移大,则q2>q3.所以选项B错误.
C、由B选项分析知:q1<q2,所以F1<F2,选项C错误.
D、由B选项分析,q2>q3,且y2>y3,则Eq2y2>Eq3y3,电场力做功多,增加的动能大,所以选项D正确. 故选:D
6.“嫦娥五号”探测器由轨道器.返回器.着陆器等多个部分组成.探测器预计在2018年由“长征五号”运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空,自动完成月面样品采集,并从月球起飞,返回地球.若已知月球半径为R,“嫦娥五号”在距月球表面高度为R的圆轨道上飞行,周期为T,万有引力常量为G,下列说法正确的是( ) A.月球质量为
B.月球表面重力加速度为C.月球密度为
D.月球第一宇宙速度为
【考点】万有引力定律及其应用.
【分析】对探测器分析,只受万有引力,做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律列式得到月球质量的表达式;根据牛顿第二定律列式求解月面重力加速度,第一宇宙速度是月球表面的环绕速度.
【解答】解:A、对探测器,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
,
解得:M=,故A错误;
B、月球表面的重力加速度为:g==,故B正确;
C、月球的密度: =,故C错误;
D、月球的第一宇宙速度为月球表面的环绕速度,根据牛顿第二定律,有:
,
解得:v=故选:B
7.如图所示,边长为2l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个边长为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直,导线框的一条对角线和虚线框的一条对角线恰好在同一直线上.从t=0开始,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向移动进入磁场,直到整个导线框离开磁场区域.用I表示导线框中的感应电流(逆时针方向为正),则下列表示I﹣t关系的图线中,正确的是( )
=
,故D错误;
A. B. C.
D.
【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;右手定则.
【分析】根据感应电流大小和方向,将选项逐一代入,检查是否符合题意来选择.
【解答】解:A、B,导线框完全进入磁场后,没有感应电流产生.故A、B均错误.
C、进入和穿出磁场过程,线框有效切割长度变化,感应电动势和感应电流在变化,故C错误.
D、线框进入磁场过程,有效切割长度L均匀增大,感应电动势E均匀增大,感应电流I均匀增大.穿出磁场过程,有效切割长度L均匀减小,感应电动势E均匀减小,感应电流I均匀减小,两个过程电流方向相反.故D正确. 故选D 三.计算题
8.如图所示,底端切线水平且竖直放置的光滑圆弧轨道的半径为L,圆心在O点,其轨道底端P距地面的高度及与右侧竖直墙的距离均为L,Q为圆弧轨道上的一点,连线OQ与竖直方向的夹角为60°.现将一质量为m,可视为质点的小球从Q点由静止释放,不计空气阻力,重力加速度为g,求: (1)小球在P点时受到的支持力大小; (2)小球第一次与墙壁碰撞时的速度大小.
【考点】动能定理的应用;向心力.
【分析】(1)小球从Q到P过程中只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律求出小球在P点时的速度,再由向心力公式求出支持力;
(2)小球离开P点后做平抛运动,由平抛运动的知识求得小球第一次与墙壁碰撞时下降的高度,再由机械能守恒求得速度的大小.
【解答】解:(1)小球从Q到P过程,由机械能守恒定律得: mgL(1﹣cos60°)=mvP2. 得:vP=
小球在P点时,由牛顿第二定律: FN﹣mg=m
联立解得:FN=2mg
(2)小球离开P点后做平抛运动,水平位移为L时所用时间为t,则有: L=vPt
小球下落的高度为:h=
从Q到第一次撞墙的过程,由机械能守恒定律得: mgL[(1﹣cos60°)+h]=
联立可以得到:小球第一次与墙壁碰撞时的速度大小为:v=答:(1)小球在P点时受到的支持力大小是2mg; (2)小球第一次与墙壁碰撞时的速度大小是
.
.
9.如图所示,光滑水平面上有一质量为2M、半径为R(R足够大)的圆弧曲面C,质量为M的小球B置于其底端,另一个小球A质量为,以v0=6m/s的速度向B运动,并与B发生弹性碰撞,不计一切摩擦,小球均视为质点,求: (1)小球B的最大速率;
(2)小球B运动到圆弧曲面最高点时的速率;
(3)通过计算判断小球B能否与小球A再次发生碰撞.
【考点】动量守恒定律;功能关系.
【分析】(1)A与B发生弹性碰撞,碰后B的速率最大,由动量守恒定律和动能守恒结合求小球B的最大速率;
(2)小球B运动到圆弧曲面最高点时B与C共速,由水平方向动量守恒求B的速率;
(3)根据B、C系统的水平方向动量守恒和机械能守恒求出小球B返回C的底端时的速率,与A的速率比较,分析B能否与小球A再次发生碰撞.
【解答】解:(1)A与B发生弹性碰撞,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律和动能守恒得: v0=vA+MvB;
由动能守恒得: ?v02=?vA2+MvB2; 解得 vA=﹣2m/s,vB=4m/s 故B的最大速率为4m/s.
(2)B冲上C并运动到最高点时二者共速设为v,则 MvB=(M+2M)v 可以得到:v=m/s.
(3)从B冲上C然后又滑下的过程,设BC分离时速度分别为vB′、vC′. 由水平动量守恒有 MvB=MvB′+2MvC′
机械能也守恒,有MvB2=MvB′2+?2MvC′2 联立可以得到:vB′=﹣m/s
由于|vB′|<|vA|,所有二者不会再次发生碰撞. 答:
(1)小球B的最大速率是4m/s;
(2)小球B运动到圆弧曲面最高点时的速率是m/s. (3)小球B不能与小球A再次发生碰撞.
10.如图所示,间距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面Q间连接一阻值为R的电阻.夹角α=30°,下端N、导轨上有一个正方形区间abcd,cd以下存在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场.长度为L、电阻为r的金属棒与导轨接触良好且垂直导轨放置,当金属棒从ab位置由静止释放的同时,对金属棒施加一个平行导轨向下的恒力F,F的大小是金属棒重力