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(12分)如图34,一光滑水平桌面AB与一半径为R的光滑半圆形轨道相切于C点,且...

(12分)如图34,一光滑水平桌面AB与一半径为R的光滑半圆形轨道相切于C点,且两者固定不动。一长L为0.8 m的细绳,一端固定于O点,另一端系一个质量m1为0.2 kg的球。当球在竖直方向静止时,球对水平桌面的作用力刚好为零。现将球提起使细绳处于水平位置时无初速释放。当球m1摆至最低点时,恰与放在桌面上的质量m2为0.8kg的小铁球正碰,碰后m1小球以2 m/s的速度弹回,m2将沿半圆形轨道运动,恰好能通过最高点D。g=10m/s2,求

(1)m2在圆形轨道最低点C的速度为多大?

(2)光滑圆形轨道半径R应为多大?

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(1)1.5 m/s(2)R=0.045 m. 【解析】(1)设球m1摆至最低点时速度为v0,由小球(包括地球)机械能守恒                                ( 3 分) m1与m2碰撞,动量守恒,设m1、m2碰后的速度分别为v1、v2。 选向右的方向为正方向,则                         (2 分) 即 0.2×4 =0.2×(-2 )+0.8×v2      解得 v2=1.5 m/s                        ( 2 分) (2) m2在CD轨道上运动时,由机械能守恒有     ①                                  ( 2 分) 由小球恰好通过最高点D点可知,重力提供向心力,即 ②       (1 分 ) 由①②得=5gR              故 R=0.045 m.                         (2 分) 本题考查动能定理和动量守恒定律的结合,在小球摆到最低点的过程中只有重力做功,机械能守恒,由此可求得小球在最低点的速度大小,两球碰撞前后动量守恒,找到初末状态根据动量守恒定律列公式可求得小球2的末速度,小球2在轨道上运动时机械能守恒,在D点小球2刚好通过最高点,由此求得在D点的速度,结合机械能守恒可求得半径大小
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(8分)如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab =2cm,bc =12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一个电荷量为q=4×10-8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1=1.2×10-7 J,求:

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(1)匀强电场的场强E  

(2)电荷从b移到c,电场力做功W2

(3)a、c两点的电势差Uac

 

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(6分)一个质量为6ec8aac122bd4f6e、以6ec8aac122bd4f6e的速度飞来的网球被球拍击中,并以6ec8aac122bd4f6e的速度弹回,网球与球拍的接触时间为6ec8aac122bd4f6e,试求:

(1)网球动量的变化

(2)球拍对网球的平均作用力

 

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如图所示,初速度为零、所带电荷量为q的离子经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中,沿半圆周运动而达到记录它的照相底片P上,测得它在P上的位置到入口处的距离为d,求该离子的质量.

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如图所示,在xOy平面的上、下方,分别有磁感强度为B1B2的匀强磁场,已知B2=3B1,磁场方向均沿z轴正方向.今有一质量为m、带电荷量为q的带正电荷粒子,自图中O点出发,在xOy平面内,沿与x轴成30°角方向,以初速度v0射入磁场.求:

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(1)粒子从O点射出到第一次通过x轴的过程中所经历的时间,并确定粒子第一次通过x轴的点的坐标;

(2)粒子从O点射出到第六次通过x轴这段时间内粒子沿x轴方向的平均速度是多少?并画出粒子运动轨迹示意图.

 

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在一个倾角为θ=30°的绝缘光滑斜面上,如图所示.磁感应强度B=4 T,垂直穿过斜面,要使一质量为0.1 g、带电荷量为q=-2×10-3 C的小球在斜面上做半径为R=5 cm的匀速圆周运动.求:

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 (1)应加什么方向的电场?大小如何?

(2)小球运动的速度大小是多大?

 

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