高考物理-臨界狀態(tài)的假設解決物理試題-培優(yōu)易錯試卷練習(含答案)及詳細答案(編輯修改稿)
2025-04-05 04:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 何關(guān)系可知，解得（3），全部收集到離子時的最小半徑為R，如圖2，有，解得當時，所有粒子均能打到收集板上，有，恰好收集不到粒子時的半徑為，有，即當時，設，解得當時，所有粒子都不能打到收集板上，8．如圖，用繩子系住小杯在豎直平面內(nèi)做“水流星”表演，轉(zhuǎn)動半徑為1m，小杯通過最高點的速度為4m/s，g取10m/s2，求：(1)在最高點時，繩的拉力；(2)在最高點時水對小杯底的壓力；(3)為使“水流星”能完成豎直平面內(nèi)的圓周運動，在最高點時最小速率是多少？【答案】(1)，方向豎直向下，(2)，方向豎直向上，(3)?！窘馕觥俊驹斀狻?1)以小杯和水為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律：解得繩子的拉力：，方向豎直向下；(2)在最高點時，以水為研究對象：解得：，根據(jù)牛頓第三定律，水對小杯底的壓力為，方向豎直向上；(3)繩子拉力為0時，通過最高點速率最?。航獾茫?。9．如圖所示，在邊長為L的正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，其到CF，CD距離均為 ，且在P點處有一個發(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邊的射出點距離D點的范圍．【答案】(1) (2)【解析】【分析】【詳解】因離子以垂直于磁場的速度射入磁場，故其在洛倫茲力作用下必做圓周運動．(1)依題意可知離子在正方形區(qū)域內(nèi)做圓周運動不射出該區(qū)域，做圓周運動的半徑為r≤ .對離子，由牛頓第二定律有qvB＝m?(2)當v＝時，設離子在磁場中做圓周運動的半徑為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，設切點與C點距離為x，其軌跡如圖甲所示，由幾何關(guān)系得：R2＝(x－ )2＋(R－ )2，計算可得x＝L，設此時DE邊出射點與D點的距離為d1，則由幾何關(guān)系有：(L－x)2＋(R－d1)2＝R2，解得d1＝ .而當離子軌跡與DE邊相切時，離子必將從EF邊射出，設此時切點與D點距離為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邊的射出點距離D點的范圍為【點睛】粒子圓周運動的半徑 ，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)域圓周運動的半徑若不超過 ，則粒子一定不能射出磁場區(qū)域，根據(jù)牛頓第二定律求出速率即可．10．如圖甲所示，在足夠大的水平地面上有A、B兩物塊(均可視為質(zhì)點)。t=0時刻，A、B的距離x0=6m，A在水平向右的推力F作用下，其速度—時間圖象如圖乙所示。t=0時刻，B的初速度大小v0=12m/s、方向水平向右，經(jīng)過一段時間后兩物塊發(fā)生彈性正碰。已知B的質(zhì)量為A的質(zhì)量的3倍，A、B與地面間的動摩擦因數(shù)分別為μ1=、=，取g=
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