高考物理專題復(fù)習(xí)臨界狀態(tài)的假設(shè)解決物理試題的推斷題綜合題及詳細(xì)答案-wenkub
2025-04-05 05 本頁(yè)面
【正文】 在水平線以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力【答案】BC【解析】【詳解】AB．小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)屬于輕桿模型，小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為零，故A錯(cuò)誤，B正確；C．小球在水平線以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿半徑方向的合力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力，而內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定無(wú)作用力，故C正確；D．小球在水平線以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿半徑方向的合力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，當(dāng)速度非常大時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁沒有作用力，此時(shí)外側(cè)管壁有作用力，當(dāng)速度比較小時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁有作用力，外側(cè)管壁對(duì)小球無(wú)作用力，故D錯(cuò)誤。則小球的角速度ω′為多大？【答案】（1）（2）【解析】試題分析：（1）小球剛好離開錐面時(shí)，小球只受到重力和拉力，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：解得：（2）同理，當(dāng)細(xì)線與豎直方向成600角時(shí)由牛頓第二定律及向心力公式得：解得：考點(diǎn)：牛頓第二定律；勻速圓周運(yùn)動(dòng)【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律在圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用問(wèn)題；解題時(shí)要分析臨界態(tài)的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律，利用正交分解法列出方程求解．11．如圖所示，在邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其到CF，CD距離均為 ，且在P點(diǎn)處有一個(gè)發(fā)射正離子的裝置，能連續(xù)不斷地向紙面內(nèi)的各方向發(fā)射出速率不同的正離子．已知離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計(jì)離子重力及離子間相互作用力．(1)速率在什么范圍內(nèi)的所有離子均不可能射出正方形區(qū)域？(2)求速率為v＝的離子在DE邊的射出點(diǎn)距離D點(diǎn)的范圍．【答案】(1) (2)【解析】【分析】【詳解】因離子以垂直于磁場(chǎng)的速度射入磁場(chǎng)，故其在洛倫茲力作用下必做圓周運(yùn)動(dòng)．(1)依題意可知離子在正方形區(qū)域內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)不射出該區(qū)域，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r≤ .對(duì)離子，由牛頓第二定律有qvB＝m?(2)當(dāng)v＝時(shí)，設(shè)離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，則由可得. 要使離子從DE射出，則其必不能從CD射出，其臨界狀態(tài)是離子軌跡與CD邊相切，設(shè)切點(diǎn)與C點(diǎn)距離為x，其軌跡如圖甲所示，由幾何關(guān)系得：R2＝(x－ )2＋(R－ )2，計(jì)算可得x＝L，設(shè)此時(shí)DE邊出射點(diǎn)與D點(diǎn)的距離為d1，則由幾何關(guān)系有：(L－x)2＋(R－d1)2＝R2，解得d1＝ .而當(dāng)離子軌跡與DE邊相切時(shí)，離子必將從EF邊射出，設(shè)此時(shí)切點(diǎn)與D點(diǎn)距離為d2，其軌跡如圖乙所示，由幾何關(guān)系有：R2＝(L－R)2＋(d2－ )2，解得d2＝ 故速率為v＝的離子在DE邊的射出點(diǎn)距離D點(diǎn)的范圍為【點(diǎn)睛】粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 ，速率越大半徑越大，越容易射出正方形區(qū)域，粒子在正方形區(qū)域圓周運(yùn)動(dòng)的半徑若不超過(guò) ，則粒子一定不能射出磁場(chǎng)區(qū)域，根據(jù)牛頓第二定律求出速率即可．12．如圖所示為柱狀玻璃的橫截面，圓弧的圓心為點(diǎn)，半徑為，與的夾角為9
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