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1、【知識(shí)結(jié)構(gòu)】力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)專(zhuān)題一運(yùn)動(dòng)和力三力平衡用矢量三角形方法多力平衡用正方分解法恒力與初勻變速勻變速直速度在一一直線(xiàn)運(yùn).線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條直線(xiàn)上動(dòng)規(guī)律對(duì)多體問(wèn)題,整體分析與隔離分析交替使用vt = v0 at,1 2s = v0t 十a(chǎn)t2s = vt=mt222vt 70 = 2as- svt =vtt 2已知力求運(yùn)動(dòng)物體受力情況F=ma恒力與初速度不在一條直線(xiàn)上力的方向總與速度垂直*解決兩類(lèi)問(wèn)題勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)特例A平拋運(yùn)動(dòng)已知運(yùn)動(dòng)求力帶電粒子在磁勻速圓周運(yùn)動(dòng)合力提供向心力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)力的大小不變 而方向變化天體的運(yùn)動(dòng)k|力的方向作周期性變化f 作周期性加速、*減速運(yùn)動(dòng)圖像
2、法解答 直觀簡(jiǎn)捷合力的大小和方向均在變化軌跡是圓周卜此類(lèi)問(wèn)題往往應(yīng)用能量守恒定律和牛頓第二定律求解軌跡不是圓周的曲線(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題往往應(yīng)用動(dòng)能定理或守恒律求解合力與位移正比方向【典型例題】簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播一一機(jī)械波振動(dòng)的周期性導(dǎo)致波的周期性振動(dòng)的多解性與波的多解性是一致的例1、如圖1 1所示,質(zhì)量為m=5kg的物體,置于一傾角為 30。的粗糙斜面體上,用一平行于斜面的 大小為30N的力F推物體,使物體沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng),斜面體質(zhì)量M=10kg,始終靜止,取g=10m/s2,求地面對(duì)斜面體的摩擦力及支持力.例2、如圖13所示,聲源S和觀察者A都沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),相對(duì)于地面的速率分別為vS和v
3、A,空氣中聲音傳播的速率為 Vp ,設(shè)Vs Vp,VA vp ,空氣相對(duì)于地面沒(méi)有流動(dòng).(1)若聲源相繼發(fā)出兩個(gè)聲信號(hào),時(shí)間間隔為t,請(qǐng)根據(jù)發(fā)出的這兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者 TOC o 1-5 h z 的過(guò)程,確定觀察者接收到這兩個(gè)聲信號(hào)的時(shí)間間隔4t .(2)利用(1)的結(jié)果,推導(dǎo)此情形下觀察者接收到的聲源頻率與聲源發(fā)出的聲波頻率間的關(guān)系式.VSVAxSA圖13例3、假設(shè)有兩個(gè)天體,質(zhì)量分別為 m1和m2,它們相距r;其他天體離它們很遠(yuǎn),可以認(rèn)為這兩個(gè)天體除相互吸引作用外,不受其他外力作用.這兩個(gè)天體之所以能保持距離r不變,完全是由于它們繞著共同“中心”(質(zhì)心)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),它們之間的
4、萬(wàn)有引力作為做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,“中心” O位于兩個(gè)天體的連線(xiàn)上,與兩個(gè)天體的距離分別為r 1和2.(1) rr r2各多大?(2)兩天體繞質(zhì)心 O轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度、線(xiàn)速度、周期各多大?例4、A、B兩個(gè)小球由柔軟的細(xì)線(xiàn)相連,線(xiàn)長(zhǎng)l=6m;將A、B球先后以相同的初速度 V=4.5m/s,從同一點(diǎn)水平拋出(先 A、后B)相隔時(shí)間 t =0.8s.(1) A球拋出后經(jīng)多少時(shí)間,細(xì)線(xiàn)剛好被拉直?(2)細(xì)線(xiàn)剛被拉直時(shí),A、B球的水平位移(相對(duì)于拋出點(diǎn))各多大?(取g=10m/s2)例5、內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管,位于豎直平面內(nèi),環(huán)的半徑為R (比細(xì)管的半徑大得多).在細(xì)圓管中有兩個(gè)直徑略小于細(xì)圓管管徑的小球(可
5、視為質(zhì)點(diǎn))A和B,質(zhì)量分別為m1和m2,它們沿環(huán)形圓管(在豎直平面內(nèi))順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度都是v0;設(shè)A球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)B球恰好通過(guò)最高點(diǎn),此時(shí)兩球作用于環(huán)形圓管的合力為零,那么mr m? R和Vo應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式是 .例6、有兩架走時(shí)準(zhǔn)確的擺鐘,一架放在地面上,另一架放入探空火箭中.假若火箭以加速度a=8g豎直向上發(fā)射,在升高時(shí) h=64km時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)熄火而停止工作.試分析計(jì)算:火箭上升到最高點(diǎn)時(shí),兩架擺鐘的讀數(shù)差是多少?(不考慮 g隨高度的變化,取g=10m/s2)例7、光滑的水平桌面上,放著質(zhì)量M=1kg的木板,木板上放著一個(gè)裝有小馬達(dá)的滑塊,它們的質(zhì)量m=0.1kg.馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)
6、時(shí)可以使細(xì)線(xiàn)卷在軸筒上,從而使滑塊獲得vo=0.1m/s的運(yùn)動(dòng)速度(如圖16),滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 口=0.02.開(kāi)始時(shí)我們用手抓住木板使它不動(dòng),開(kāi)啟小馬達(dá),讓滑塊以速度Vo運(yùn)動(dòng)起來(lái),當(dāng)滑塊與木板右端相距l(xiāng) =0.5m時(shí)立即放開(kāi)木板.試描述下列兩種不同情形中木板與滑塊的運(yùn)動(dòng)情況,并計(jì)算滑塊運(yùn)動(dòng)到木板右端所花的時(shí)間.圖16(1)線(xiàn)的另一端拴在固定在桌面上的小柱上.如圖( a).(2)線(xiàn)的另一端拴在固定在木板右端的小柱上.如圖(b)線(xiàn)足夠長(zhǎng),線(xiàn)保持與水平桌面平行,g=10m/s2.例8、相隔一定距離的A、B兩球,質(zhì)量相等,假定它們之間存在著恒定的斥力作用.原來(lái)兩球被按住,處在靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)突
7、然松開(kāi),同時(shí)給 A球以初速度v0,使之沿兩球連線(xiàn)射向 B球,B球初速度為零.若兩 球間的距離從最小值(兩球未接觸)在剛恢復(fù)到原始值所經(jīng)歷的時(shí)間為to,求B球在斥力作用下的加速度.(本題是2000年春季招生,北京、安徽地區(qū)試卷第24題)【跟蹤練習(xí)】1、如圖17所示,A、B兩球完全相同,質(zhì)量為 一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧,靜止不動(dòng)時(shí),彈簧位于水 間的夾角為0 .則彈簧的長(zhǎng)度被壓縮了()m,用兩根等長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)懸掛在O點(diǎn),兩球之間夾著平方向,兩根細(xì)線(xiàn)之A.mg tan ?kB 2mg tanBkC.mg (tan |),用、2mg tan()D.-k固定在豎直平面內(nèi),m的重物,忽略小摩擦均可以忽略,問(wèn)兩個(gè)
8、小圓環(huán)分別在哪些位置時(shí),系統(tǒng)可 態(tài)?處于平衡狀圖182、如圖1 8所示,半徑為 R、圓心為O的大圓環(huán)兩個(gè)輕質(zhì)小圓環(huán)套在大圓環(huán)上,一根輕質(zhì)長(zhǎng)繩穿過(guò)兩個(gè)小圓環(huán),它的兩端都系上質(zhì)量為 圓環(huán)的大小.(1)將兩個(gè)小圓環(huán)固定在大圓環(huán)豎直對(duì)稱(chēng)軸的兩側(cè)日=30的位置上(如圖),在兩個(gè)小圓環(huán)間繩子的中點(diǎn)C處,掛上一個(gè)質(zhì)量 M =&m的重物,使兩個(gè)小圓環(huán)間的繩子水平,然后無(wú)初速釋放重物M,設(shè)繩子與大、小圓環(huán)間的摩擦均可忽略,求重物M下降的最大距離.(2)若不掛重物 M,小圓環(huán)可以在大圓環(huán)上自由移動(dòng),且繩子與大、小圓環(huán)間及大、小圓環(huán)之間的3、圖19中的A是在高速公路上用超聲測(cè)速儀測(cè)量車(chē)速的示意圖,測(cè)速儀發(fā)出并接收超
9、聲波脈沖信號(hào).根據(jù)發(fā)出和接收到的信號(hào)間的時(shí)間差,測(cè)出被測(cè)物體的速度,圖 B中P1、P2是測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信 號(hào),1、的分別是Pi、P2由汽車(chē)反射回來(lái)的信號(hào),設(shè)測(cè)速儀勻速掃描,Pi、P2之間的時(shí)間間隔 t=1.0s,超聲波在空氣中傳播的速度 v=340m/s,若汽車(chē)是勻速行駛的,則根據(jù)圖中可知,汽車(chē)在接收到Pi、P2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離是 m,汽車(chē)的速度是 m/s.7;。鳥(niǎo)B圖194、利用超聲波遇到物體發(fā)生反射,可測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)參量,圖 110 (a)中儀器A和B通過(guò)電 纜線(xiàn)連接,B為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置,儀器 A和B提供超聲波信號(hào)源而且能將 B接收到的超聲波 信號(hào)進(jìn)行處理
10、并在屏幕上顯示其波形.現(xiàn)固定裝置B,并將它對(duì)準(zhǔn)勻速行駛的小車(chē) C,使其每隔固定時(shí)間 T0發(fā)射一短促的超聲波脈沖,如圖1 10 (b)中幅度較大的波形,反射波滯后的時(shí)間已在圖中標(biāo)出,其中T和AT為已知量,另外還知道該測(cè)定條件下超聲波在空氣中的速度為V0,根據(jù)所給信息求小車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向和速度大小.5、關(guān)于繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星,下列說(shuō)法中,正確的是()A.衛(wèi)星的軌道面肯定通過(guò)地心B.衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度肯定大于第一宇宙速度C.衛(wèi)星的軌道半徑越大、周期越大、速度越小D.任何衛(wèi)星的軌道半徑的三次方跟周期的平方比都相等6、某人造地球衛(wèi)星質(zhì)量為 m,其繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道為橢圓.已知它在近地點(diǎn)時(shí)距離地面高度
11、為h1,速率為V1,加速度為a1,在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)距離地面高度為 h2,速率為v2,設(shè)地球半徑為 R,則該衛(wèi)星.(1)由近地點(diǎn)到遠(yuǎn)地點(diǎn)過(guò)程中地球?qū)λ娜f(wàn)有引力所做的功是多少?(2)在遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度 a2多大?7、從傾角為8的斜面上的A點(diǎn),以水平初速度V0拋出一個(gè)小球.問(wèn):(1)拋出后小球到斜面的最大(垂直)距離多大?(2)小球落在斜面上 B點(diǎn)與A點(diǎn)相距多遠(yuǎn)?圖 1 118、滑雪者從A點(diǎn)由靜止沿斜面滑下,經(jīng)一平臺(tái)后水平飛離B點(diǎn),地面上緊靠平臺(tái)有一個(gè)水平臺(tái)階,空間幾何尺度如圖112所示.斜面、平臺(tái)與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為N,假設(shè)滑雪者由斜面底端進(jìn)入平臺(tái)后立即沿水平方向運(yùn)動(dòng),且速度大小不變.求:(1
12、)滑雪者離開(kāi)B點(diǎn)時(shí)的速度大??;(2)滑雪者從B點(diǎn)開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離.A-圖 1 129、如圖113所示,懸掛在小車(chē)支架上的擺長(zhǎng)為l的擺,小車(chē)與擺球一起以速度 vo勻速向右運(yùn)動(dòng).小車(chē)與矮墻相碰后立即停止(不彈回),則下列關(guān)于擺球上升能夠達(dá)到的最大高度H的說(shuō)法中,正確的是()A.若 v0 =$2gl ,則 H=lB .若 vo =,4gl ,貝1J H=2l6 .C.不論vo多大,可以肯定H 0總是成立的因2 g以 I I3D.上述說(shuō)法都正確10、水平放置的木柱,橫截面為邊長(zhǎng)等于a的正四邊形ABCD;擺長(zhǎng)l =4a的擺,懸掛在A點(diǎn)(如圖114所示),開(kāi)始時(shí)質(zhì)量為 m的擺球處在與A等高的P點(diǎn),
13、這時(shí)擺線(xiàn)沿水平方向伸直;已知擺線(xiàn)能承受的最大拉力為7mg;若以初速度V0豎直向下將擺球從 P點(diǎn)拋出,為使擺球能始終沿圓弧運(yùn)動(dòng),并最后擊中 A點(diǎn).求v0的許可值范圍(不計(jì)空氣阻力).圖 1 1411、已知單擺a完成10次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi), 與l b分別為()1a =2.5m, 1b =0.9mC. 1a =2.4m, 1b =4.0m12、一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線(xiàn)傳播,傳到1單擺b完成6次全振動(dòng),1a =0.9m, 1b =2.5mD. 1a =4.0m, 1b =2.4mP點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),在t=4s時(shí)兩擺長(zhǎng)之差為1.6m,則兩擺長(zhǎng)la同一直線(xiàn)上的Q點(diǎn)完成了 21次全振動(dòng),已知波長(zhǎng)為4,P點(diǎn)恰好完成了 6
14、次全振動(dòng),而在1131m.試求P、Q間的距離和波速各多大.3圖 115m=8kg ,它被一根的彈力為6N .現(xiàn)沿 動(dòng)起來(lái),運(yùn)動(dòng)中加 速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).以下用力始終沒(méi)有發(fā)生13、如圖1 15所示,小車(chē)板面上的物體質(zhì)量為 水平方向上拉伸了的彈簧拉住而靜止在小車(chē)上,這時(shí)彈簧水平向右的方向?qū)π≤?chē)施以作用力,使小車(chē)由靜止開(kāi)始運(yùn)速度由零逐漸增大到1m/s2,隨即以1m/s2的加速度做勻加 說(shuō)法中,正確的是()A.物體與小車(chē)始終保持相對(duì)靜止,彈簧對(duì)物體的作變化B.物體受到的摩擦力先減小、后增大、先向左、后向右C,當(dāng)小車(chē)加速度(向右)為 0.75m/s2時(shí),物體不受摩擦力作用D.小車(chē)以1m/s2的加速度向右做勻加速
15、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),物體受到的摩擦力為8N14、如圖116所示,一塊質(zhì)量為 M,長(zhǎng)為L(zhǎng)的均質(zhì)板放在很長(zhǎng)的光滑水平桌面上,板的左端有一質(zhì) 量為m的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn)),物體上連接一根很長(zhǎng)的細(xì)繩,細(xì)繩跨過(guò)位于桌邊的定滑輪.某人以恒定 的速率v向下拉繩,物體最多只能到達(dá)板的中點(diǎn),而板的右端尚未到達(dá)桌邊定滑輪處.試求:(1)物體剛達(dá)板中點(diǎn)時(shí)板的位移.(2)若板與桌面之間有摩擦,為使物體能達(dá)到板的右端,板與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)的范圍是多少.圖 1 1615、在水平地面上有一質(zhì)量為2kg的物體,物體在水平拉力 F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),10s后拉力大小減為,該物體的運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的圖像如圖1 17所示,求:3
16、(1)物體受到的拉力F的大??;(2)物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)(g取10m/s2)圖1 1716、如圖所示,一高度為 h=0.8m粗糙的水平面在 B點(diǎn)處與一傾角為 8=30的斜面BC連接,一小滑 塊從水平面上的A點(diǎn)以V0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右運(yùn)動(dòng).運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)小滑塊恰能沿光滑斜面下滑.已知AB間的距離S=5m,求:(1)小滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù).(2)小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到地面所需的時(shí)間.(3)若小滑塊從水平面上的A點(diǎn)以V1=5m/s的速度在粗糙的水平面上向右運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到 B點(diǎn)時(shí)小滑塊將做什么運(yùn)動(dòng)?并求出小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到地面所需時(shí)間(取 g=10m/s2).圖 1 18專(zhuān)題二動(dòng)
17、量與機(jī)械能動(dòng)量守恒與能量守恒是近幾年高考理科綜合物理命題的重點(diǎn)、熱點(diǎn)和焦點(diǎn),也是廣大考生普遍感到棘 手的難點(diǎn)之一.動(dòng)量守恒與能量守恒貫穿于整個(gè)高中物理學(xué)習(xí)的始終,是聯(lián)系各部分知識(shí)的主線(xiàn).它不僅 為解決力學(xué)問(wèn)題開(kāi)辟了兩條重要途徑,同時(shí)也為我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題提供了重要依據(jù).守恒思想是物 理學(xué)中極為重要的思想方法,是物理學(xué)研究的極高境界,是開(kāi)啟物理學(xué)大門(mén)的金鑰匙,同樣也是對(duì)考生進(jìn) 行方法教育和能力培養(yǎng)的重要方面.因此,兩個(gè)守恒可謂高考物理的重中之重,常作為壓軸題出現(xiàn)在物理 試卷中,如2007年各地高考均有大題.縱觀近幾年高考理科綜合試題,兩個(gè)守恒考查的特點(diǎn)是:靈活性強(qiáng),難度較大,能力要求高,內(nèi)容
18、極豐富,多次出現(xiàn)在兩個(gè)守恒定律網(wǎng)絡(luò)交匯的綜合計(jì)算中;題型全,年年有,不回避重復(fù)考查,平均每年有3 6道題,是區(qū)別考生能力的重要內(nèi)容;兩個(gè)守恒定律不論是從內(nèi)容上看還是從方法上看都極易滿(mǎn)足理科綜合試題的要求,經(jīng)常與牛頓運(yùn)動(dòng) 定律、圓周運(yùn)動(dòng)、電磁學(xué)和近代物理知識(shí)綜合運(yùn)用,在高考中所占份量相當(dāng)大.從考題逐漸趨于穩(wěn)定的特點(diǎn)來(lái)看,我們認(rèn)為:2008年對(duì)兩個(gè)守恒定律的考查重點(diǎn)仍放在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力上.因此在第二輪復(fù)習(xí)中,還是應(yīng)在熟練掌握基本概念和規(guī)律的同時(shí),注重分析綜合能力的 培養(yǎng),訓(xùn)練從能量、動(dòng)量守恒的角度分析問(wèn)題的思維方法.【典型例題】【例11(2006年理科綜合)下列是一些說(shuō)法:一質(zhì)點(diǎn)受到兩個(gè)
19、力作用且處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速),這兩個(gè)力在同一段時(shí)間內(nèi)的沖量一定相同;一質(zhì)點(diǎn)受兩個(gè)力作用且處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速),這兩個(gè)力在同一時(shí)間內(nèi)做的功或者都為零,或者大小相等符號(hào)相反;在同樣時(shí)間內(nèi),作用力力和反作用力的功大小不一定相等,但正負(fù)符號(hào)一定相反; 在同樣的時(shí)間內(nèi),作用力和反作用力的功大小不一定相等,正負(fù)號(hào)也不一定相反. 以上說(shuō)法正確的是( )A.B.C.D.【例2】(石家莊)為了縮短航空母艦上飛機(jī)起飛前行駛的距離,通常用彈簧彈出飛機(jī),使飛機(jī)獲得一定的初速度,進(jìn)入跑道加速起飛.某飛機(jī)采用該方法獲得的初速度為v0,之后,在水平跑道上以恒定功率P沿直線(xiàn)加速,經(jīng)過(guò)時(shí)間 t,離開(kāi)航空母艦且恰好達(dá)
20、到最大速度Vm.設(shè)飛機(jī)的質(zhì)量為 m,飛機(jī)在跑道上加速時(shí)所受阻力大小恒定.求:(1)飛機(jī)在跑道上加速時(shí)所受阻力 f的大??;(2)航空母艦上飛機(jī)K6道的最小長(zhǎng)度 s.【例3】如下圖所示,質(zhì)量為 m=2kg的物體,在水平力F=8N的作用下,由靜止開(kāi)始沿水平面向右運(yùn) 動(dòng).已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)R=0.2.若F作用ti=6s后撤去,撤去F后又經(jīng)t2=2s物體與豎直墻壁相碰,若物體與墻壁作用時(shí)間t3=0.ls,碰墻后反向彈回的速度 v=6m/s,求墻壁對(duì)物體的平均作用力(g取 10m/s2).【例4】 有一光滑水平板,板的中央有一小孔,孔內(nèi)穿入一根光滑輕線(xiàn),輕線(xiàn)的上端系一質(zhì)量為M的小球,輕線(xiàn)的下端
21、系著質(zhì)量分別為mi和m2的兩個(gè)物體,當(dāng)小球在光滑水平板上沿半徑為R的軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),輕線(xiàn)下端的兩個(gè)物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)(如下圖).若將兩物體之間的輕線(xiàn)剪斷,則小球的 線(xiàn)速度為多大時(shí)才能再次在水平板上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?【例5】如圖所示,水平傳送帶 AB長(zhǎng)l=8.3m,質(zhì)量為M=1kg的木塊隨傳送帶一起以 v1=2m/s的速度 向左勻速運(yùn)動(dòng)(傳送帶的傳送速度恒定),木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)R=0.5.當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)至最左端 A點(diǎn)時(shí),一顆質(zhì)量為 m=20g的子彈以v0=300m/s水平向右的速度正對(duì)射入木塊并穿出,穿出速度 u=50m/s,以后每隔1s就有一顆子彈射向木塊, 設(shè)子彈射穿木塊的時(shí)間極短
22、,且每次射入點(diǎn)各不相同,g取10m/s.求:(1)在被第二顆子彈擊中前,木塊向右運(yùn)動(dòng)離A點(diǎn)的最大距離?(2)木塊在傳達(dá)帶上最多能被多少顆子彈擊中?(3)從第一顆子彈射中木塊到木塊最終離開(kāi)傳送帶的過(guò)程中,子彈、木塊和傳送帶這一系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能是多少? ( g取10m/s)V0m【例6】質(zhì)量為M的小車(chē)靜止在光滑的水平面上,小車(chē)的上表面是一光滑的曲面,末端是水平的,如 下圖所示,小車(chē)被擋板 P擋住,質(zhì)量為m的物體從距地面高 H處自由下落,然后沿光滑的曲面繼續(xù)下滑, 物體落地點(diǎn)與小車(chē)右端距離 S0,若撤去擋板P,物體仍從原處自由落下,求物體落地時(shí)落地點(diǎn)與小車(chē)右端 距離是多少?【例71 如下圖所示,一輛質(zhì)
23、量是 m=2kg的平板車(chē)左端放有質(zhì)量 M=3kg的小滑塊,滑塊與平板車(chē)之 間的動(dòng)摩擦因數(shù)N=0.4,開(kāi)始時(shí)平板車(chē)和滑塊共同以vo=2m/s的速度在光滑水平面上向右運(yùn)動(dòng),并與豎直墻壁發(fā)生碰撞,設(shè)碰撞時(shí)間極短且碰撞后平板車(chē)速度大小保持不變,但方向與原來(lái)相反.平板車(chē)足夠長(zhǎng), 以至滑塊不會(huì)滑到平板車(chē)右端.(取g=10m/s2)求:(1)平板車(chē)每一次與墻壁碰撞后向左運(yùn)動(dòng)的最大距離.平板車(chē)第二次與墻壁碰撞前瞬間的速度v.為使滑塊始終不會(huì)滑到平板車(chē)右端,平板車(chē)至少多長(zhǎng)?V0m例8如圖所示,光滑水平面上有一小車(chē) B,右端固定一個(gè)砂箱,砂箱左側(cè)連著一水平輕彈簧,小車(chē)和砂箱的總質(zhì)量為 M,車(chē)上放有一物塊 A,質(zhì)量
24、也是M,物塊A隨小車(chē)以速度Vo向右勻速運(yùn)動(dòng).物塊 A與左側(cè)的車(chē)面的動(dòng)摩擦因數(shù)為 R ,與右側(cè)車(chē)面摩擦不計(jì).車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),距砂面 H高處有一質(zhì)量為 m的泥球自由下落,恰好落在砂箱中,求:(1)小車(chē)在前進(jìn)中,彈簧彈性勢(shì)能的最大值.(2)為使物體A不從小車(chē)上滑下,車(chē)面粗糙部分應(yīng)多長(zhǎng)?【跟蹤練習(xí)】.物體在恒定的合力 F作用下作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),在時(shí)間 tl內(nèi)速度由0增大到V,在時(shí)間 t2內(nèi)速度由v增大 至|J 2V.設(shè)F在Ati內(nèi)做的功是 Wi,沖量是1l;在At2內(nèi)做的功是 W2,沖量是I2,那么()A.I10,則 Ua AUb,若 Uab =0,則 Ua=Ub;若 Uab 0,則 Ua Ub比較電荷在電場(chǎng)
25、中某兩點(diǎn)的電勢(shì)能大小的方法:I利用電場(chǎng)力做功來(lái)判斷:在電場(chǎng)力作用下,電荷總是從電勢(shì)能大的地方移向電勢(shì)能小的地方。這種方法與電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)??诶秒妶?chǎng)線(xiàn)來(lái)判斷:正電荷順著電場(chǎng)線(xiàn)的方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸減少;逆著電場(chǎng)線(xiàn)方向移動(dòng)時(shí), 電勢(shì)能逐漸增大。負(fù)電荷則相反。二、靜電場(chǎng)中的平衡問(wèn)題電場(chǎng)力(庫(kù)侖力)雖然在本質(zhì)上不同于重力、彈力、摩擦力,但是產(chǎn)生的效果是服從牛頓力學(xué)中的所 有規(guī)律,所以在計(jì)算其大小、方向時(shí)應(yīng)按電場(chǎng)的規(guī)律,而在分析力產(chǎn)生的效果時(shí),應(yīng)根據(jù)力學(xué)中解題思路 進(jìn)行分析處理。對(duì)于靜電場(chǎng)中的“平衡”問(wèn)題,是指帶電體的加速度為零的靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),屬 于“靜力學(xué)”的范疇,只是分析帶電體受的外力
26、時(shí)除重力、彈力、摩擦力等等,還需多一種電場(chǎng)而已。解 題的一般思維程序?yàn)椋好鞔_研究對(duì)象將研究對(duì)象隔離出來(lái),分析其所受的全部外力,其中電場(chǎng)力,要根據(jù)電荷的正負(fù)及電場(chǎng)的方向來(lái)判 斷。根據(jù)平衡條件F 5=0或工Fx=0, F Fv=0列出方程 xy解出方程,求出結(jié)果。三、電加速和電偏轉(zhuǎn)1、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速問(wèn)題一般屬于物體受恒力(重力一般不計(jì))作用運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。處理的方法有兩種:根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合求解根據(jù)動(dòng)能定理與電場(chǎng)力做功,運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合求解 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 212基本萬(wàn)
27、桂: Uqmv2 - mv1 HYPERLINK l bookmark135 o Current Document 2EqU22c HYPERLINK l bookmark107 o Current Document a E V2 Vi , 2 asmd在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速問(wèn)題一般屬于物體受變力作用運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。處理的方法只能根據(jù)動(dòng)能定理與電場(chǎng)力做功,運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合求解。1212基本萬(wàn)程:Uq =mv2 - mv1 222、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)設(shè)極板間的電壓為U,兩極板間的距離為 d ,極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析:帶電粒子垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)后,受到恒定的電場(chǎng)力作用,且與初速 度方向
28、垂直,因而做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一一類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)如圖1。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析:在垂直電場(chǎng)方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) vx =v0 x =v0t在平行電場(chǎng)方向,做初速度為零 的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 1.2vy = aty = - aty2Eq Uq a =m dm通過(guò)電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間:tv。粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)的側(cè)移距離:UqL222mdv0粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)偏轉(zhuǎn)角: tg - UqLmdv0帶電粒子從極板的中線(xiàn)射入勻強(qiáng)電場(chǎng),其出射時(shí)速度方向的反向延長(zhǎng)線(xiàn)交于入射線(xiàn)的中點(diǎn)。所以側(cè)移距離也可表示為: y = tg 12四、電容器的
29、動(dòng)態(tài)分析這類(lèi)問(wèn)題關(guān)鍵在于弄清楚哪些是變量;哪些是不變量;哪些是自變量;哪些是因變量。同時(shí)要注意對(duì)Q Q公式C = 一 = 的理解,定義式適用于任何電容器,而電容 C與Q、U無(wú)關(guān)。U不變;二是電容器U :U區(qū)分兩種基本情況:一是電容器兩極間與電源相連接,則電容器兩極間的電勢(shì)差充電后與電源斷開(kāi),則電容器所帶的電量Q保持不變。電容器結(jié)構(gòu)變化引起的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的分析方法平行板電容器是電容器的一個(gè)理想化模型,其容納電荷的本領(lǐng)用電容 C來(lái)描述,當(dāng)改變兩金屬板間距 d、正對(duì)面積S或其中的介質(zhì)時(shí),會(huì)引起 C值改變。 給兩個(gè)金屬板帶上等量異號(hào)電荷 QB,板間出現(xiàn)勻強(qiáng)電場(chǎng) E,存在電勢(shì)差U。若改變上述各量中的任一
30、個(gè), 都會(huì)引起其它量的變化。若兩極板間一帶電粒子,則其受力及運(yùn)動(dòng)情況將隨之變化,與兩極板相連的靜電 計(jì)也將有顯不等等。Q解此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是:先由電谷定乂式C = 一、平行板電容器電容的大小 C與板距d、正面積S、U TOC o 1-5 h z SUSU介質(zhì)的介電常數(shù) Z的關(guān)系式C OC和勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算式E = 導(dǎo)出Q = CU OC,ddd Q dQQ Q % 一,一一,U = g , E = m 等幾個(gè)制約條件式備用。接著弄清二點(diǎn):電谷希兩極板是否與電源C SCdS相連接?哪個(gè)極板接地? C值通過(guò)什么途徑改變?若電容器充電后脫離電源,則隱含“Q不改變”這個(gè)條件;若電容器始終接在電源上,則
31、隱含“ U不改變”(等于電源電動(dòng)勢(shì))這個(gè)條件;若帶正電極板接 地,則該極板電勢(shì)為零度,電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電勢(shì)均小于零且沿電場(chǎng)線(xiàn)方向逐漸降低;若帶負(fù)電極板接地, 則該極板電勢(shì)為零,電場(chǎng)中任一點(diǎn)電勢(shì)均大于零。五、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律初速度的特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)規(guī)律 v0 = 0f洛=0為靜止?fàn)顟B(tài)v Bf洛=0則粒子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)v B f洛=B q wu粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其基本公式為:2向心力公式:Bqv = m R運(yùn)動(dòng)軌道半徑公式:Bq2 Tm運(yùn)動(dòng)周期公式:T = JmBq動(dòng)能公式:Ek1=_ mv2(BqR)22mT或f、切的兩個(gè)特點(diǎn):T、f和8的大小與軌道半徑(R)和
32、運(yùn)行速率(v)無(wú)關(guān),只與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度( B)和粒子的荷質(zhì)比(q )有關(guān)。荷質(zhì)比(q )相同的帶電粒子,在同樣的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,T、 f和8相同。mv與B成!0( 0 M 9 M 900)角,f洛=Bqvj 則粒子做等距螺旋運(yùn)動(dòng)2、解題思路及方法圓運(yùn)動(dòng)的圓心的確定:利用洛侖茲力的方向永遠(yuǎn)指向圓心的特點(diǎn),只要找到圓運(yùn)動(dòng)兩個(gè)點(diǎn)上的洛侖茲力的方向,其延長(zhǎng)線(xiàn) 的交點(diǎn)必為圓心.利用圓上弦的中垂線(xiàn)必過(guò)圓心的特點(diǎn)找圓心六、加速器問(wèn)題| U-11、直線(xiàn)加速器單級(jí)加速器:是利用電場(chǎng)加速,如圖2 112粒子獲得的能量:Ek =-mv2 =Uq 2OZZD Q缺點(diǎn)是:粒子獲得的能量與電壓有關(guān),而電壓 又不能太高,所以
33、粒子的能量受到限制。多級(jí)加速器:是利用兩個(gè)金屬筒縫間的電場(chǎng) 加速。一口“L12.粒子狄得的能量:Ekmv = nUq2缺點(diǎn)是:金屬筒的長(zhǎng)度一個(gè)比一個(gè)長(zhǎng),占用空間太大。2、回旋加速器采用了多次小電壓加速的優(yōu)點(diǎn),巧妙地利用電場(chǎng)對(duì)粒子加速、利用磁場(chǎng)對(duì)粒子偏轉(zhuǎn),實(shí)驗(yàn)對(duì)粒子加速。 回旋加速器使粒子獲得的最大能量:mv在粒子的質(zhì)量 m、電量q,磁感應(yīng)強(qiáng)度b、d型盒的半徑r 一定的條件下,由軌道半徑可知,R = BqB2q2R22m即有,vmax =史艮,所以粒子的最大能量為 m二2Emax mv max2由動(dòng)能定理可知,nUq=Emax,加速電壓的高低只會(huì)影響帶電粒子加速的總次數(shù),并不影響引出時(shí)的最大速度
34、和相應(yīng)的最大能量?;匦铀倨髂芊駸o(wú)限制地給帶電粒子加速?回旋加速器不能無(wú)限制地給帶電粒子加速,在粒子的能量很高時(shí),它的速度越接近光速,根據(jù)愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論,這里粒子的質(zhì)量將隨著速率的增加而顯著增大,從而使粒子的回旋周期變大(頻率變?。┻@樣交變電場(chǎng)的周期難以與回旋周期一致,這樣就破壞了加速器的工作條件,也就無(wú)法提高速率了。七、粒子在交變電場(chǎng)中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí),由于帶電粒子在電場(chǎng)中的受力將發(fā)生變化,從而使粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生相應(yīng) 的變化,粒子表現(xiàn)出來(lái)的運(yùn)動(dòng)形式可能是單向變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),也可能是變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。帶電粒子是做單向變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),還是做變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)主要由粒子的初始狀態(tài)與電場(chǎng)的變
35、化規(guī)律(受 力特點(diǎn))的形式有關(guān)。3的電壓,粒子做單1、若粒子(不計(jì)重力)的初速度為零,靜止在兩極板間,再在兩極板間加上圖 向變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);若加上圖 4的電壓,粒子則做往復(fù)變速運(yùn)動(dòng)。BAq, m?0b._UAi i i it h-0u-Ii1:tT/2iTT/2;T : 11圖3圖42、若粒子以初速度為 V0從B板射入兩極板之間,并且電場(chǎng)力能在半個(gè)周期內(nèi)使之速度減小到零,則圖1的電壓能使粒子做單向變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);則圖2的電壓也不能粒子做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所以這類(lèi)問(wèn)題要結(jié)合粒子的初始狀態(tài)、電壓變化的特點(diǎn)及規(guī)律、再運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)綜合分析。八、粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)1、在運(yùn)動(dòng)的各種方式中, 最為熟悉的
36、是以垂直電磁場(chǎng)的方向射入的帶電粒子,它將在電磁場(chǎng)中做勻速 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),那么,初速 Vo的大小必為E/B,這就是速度選擇器模型,關(guān)于這一模型,我們必須清楚,它只 能選取擇速度,而不能選取擇帶電的多少和帶電的正負(fù),這在歷年高考中都是一個(gè)重要方面。2、帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的受力分析:帶電物體在重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變由 其受到的合力決定,因此,對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行受力分析時(shí)必須注意以下幾點(diǎn):受力分析的順序:先場(chǎng)力(包括重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)、后彈力、再摩擦力等。重力、電場(chǎng)力與物體運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān),由物體的質(zhì)量決定重力大小,由電場(chǎng)強(qiáng)決定電場(chǎng)力大??;但洛 侖茲力的大小與粒子速度有關(guān),方向還與電荷的
37、性質(zhì)有關(guān)。所以必須充分注意到這一點(diǎn)才能正確分析其受 力情況,從而正確確定物體運(yùn)動(dòng)情況。3、帶電物體在復(fù)合場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)類(lèi)型:勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài):當(dāng)帶電物體所受的合外力為零時(shí)勻速圓周運(yùn)動(dòng):當(dāng)帶電物體所受的合外力充當(dāng)向心力時(shí)非勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng);當(dāng)帶電物體所受的合力變化且和速度不在一條直線(xiàn)上時(shí)4、綜合問(wèn)題的處理方法(1)處理力電綜合題的的方法處理力電綜合題與解答力學(xué)綜合題的思維方法基本相同,先確定研究對(duì)象,然后進(jìn)行受力分析(包括 重力)、狀態(tài)分析和過(guò)程分析,能量的轉(zhuǎn)化分析,從兩條主要途徑解決問(wèn)題。用力的觀點(diǎn)進(jìn)解答,常用到正交分解的方法將力分解到兩個(gè)垂直的方向上,分別應(yīng)用牛頓第三定律 列出運(yùn)動(dòng)方程,然后對(duì)研究
38、對(duì)象的運(yùn)動(dòng)進(jìn)分解??蓪⑶€(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)來(lái)處理,再運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)的特 點(diǎn)與方法,然后根據(jù)相關(guān)條件找到聯(lián)系方程進(jìn)行求解。用能量的觀點(diǎn)處理問(wèn)題對(duì)于受變力作用的帶電體的運(yùn)動(dòng),必須借助于能量觀點(diǎn)來(lái)處理。即使都是恒力作用的問(wèn)題,用能量觀 點(diǎn)處理也常常顯得簡(jiǎn)潔,具體方法有兩種:i用動(dòng)能定理處理,思維順序一般為:a.弄清研究對(duì)象,明確所研究的物理過(guò)程b.分析物體在所研究過(guò)程中的受力情況,弄清哪些力做功,做正功還是負(fù)功c.弄清所研究過(guò)程的始、末狀態(tài)(主要指動(dòng)能)ii用包括靜電勢(shì)能和內(nèi)能在內(nèi)的能量守恒定律處理,列式的方法常有兩種:a從初、末狀態(tài)的能量相等(即E1 = E2)列方程b從某些能量的減少等于另一些能量
39、的增加(即AE = AE)列方程c若受重力、電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力作用,由于洛侖茲力不做功,而重力與電場(chǎng)力做功都與路徑無(wú)關(guān),只取 決于始末位置。因此它們的機(jī)械能與電勢(shì)能的總和保持不變。(2)處理復(fù)合場(chǎng)用等效方法:各種性質(zhì)的場(chǎng)與實(shí)物(由分子和原子構(gòu)成的物質(zhì))的根本區(qū)別之一是場(chǎng)具有疊加性。即幾個(gè)場(chǎng)可以同 時(shí)占據(jù)同一空間,從而形成疊加場(chǎng),對(duì)于疊加場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題,可以根據(jù)力的獨(dú)立作用原理分別研究每一 種場(chǎng)力對(duì)物體的作用效果;也可以同時(shí)研究幾種場(chǎng)力共同作用的效果,將疊加緊場(chǎng)等效為一個(gè)簡(jiǎn)單場(chǎng),然 后與重力場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行類(lèi)比,利用力學(xué)的規(guī)律和方法進(jìn)行分析與解答?!镜淅治觥俊纠?1如圖5所示,AB是一個(gè)接地的很
40、大的:;薄金屬板,其右1 I TOC o 1-5 h z 側(cè)P點(diǎn)有帶量為Q的正電荷,N為金屬板外表面上 LJA的一點(diǎn),P到金屬板的垂直距離 PN = d , M為PN連線(xiàn)的中點(diǎn),關(guān)于 M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì),,Q有如下說(shuō)法:M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)電勢(shì)高,M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大一 HYPERLINK l bookmark141 o Current Document 2 :m點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 4kQ/d-: ; bI I DN點(diǎn)的電勢(shì)為零,場(chǎng)強(qiáng)不為零N點(diǎn)的電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)都為零團(tuán)u圖5上述說(shuō)法中正確的是()A.B.C.D.【例2】如圖6所示,兩根長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線(xiàn)上端固定在 。點(diǎn),下端各懸掛質(zhì)量為 m的帶電小球
41、A、B, A、B帶電分另I為+q、-q ,今在水平向左的方向上加勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)E,使連接AB長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線(xiàn)拉直,并使兩球處于靜止?fàn)顟B(tài),問(wèn),要使兩小球處于這種狀態(tài),外加電場(chǎng)E的大小為多少?【例3】如圖7所示,是示波管工作原理示意圖,電子經(jīng)加速電壓Ui加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量為 h ,兩平行板間的距離為 d ,電勢(shì)差為U2,板長(zhǎng)為l ,為了提高示波管的靈敏度 (單 位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏轉(zhuǎn)量)可采取哪些措施?【例4】( 2005年,安徽高考題)一平行板電容器,兩板間的距離 d和兩板面積S都可調(diào)節(jié),電容器兩極板與電池相連接,以Q表示電容器的電量,E表示兩極間的電場(chǎng)強(qiáng)度,則下列說(shuō)法
42、中正確的是(A.當(dāng)d增大,S不變時(shí),Q減小E減小B.當(dāng)S增大,d不變時(shí),Q增大E增大C.當(dāng)d減小,s增大時(shí),Q增大e增大D.當(dāng)S減小,d減小時(shí),Q不變E不變【例5】如圖8所示,在S點(diǎn)的電量為q,質(zhì)量為m的靜止帶電粒子,被加速電壓為 U,極板間距離 為d的勻強(qiáng)電場(chǎng)加速后,從正中央垂直射入電壓為 U的勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),偏轉(zhuǎn)極板長(zhǎng)度和極板距離均為 L, 帶電粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后即進(jìn)入一個(gè)垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo若不計(jì)重力影響,欲使帶電粒子通過(guò)某路徑返回 S點(diǎn),求:(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度 D至少為多少?(2)該帶電粒子周期性運(yùn)動(dòng)的周期 T是多少?偏轉(zhuǎn)電壓正負(fù)極多長(zhǎng)時(shí)間變換一次方向?圖8【例6
43、】N個(gè)長(zhǎng)度逐個(gè)增大的金屬筒和一個(gè)靶沿軸線(xiàn)排列成作為示意),各筒和靶相間地連接到頻率為f,最大電壓值為如圖9所示(圖中只畫(huà)出4個(gè)圓筒,U的正弦交流電源的兩端,整個(gè)裝置放在高q、質(zhì)量為m的正離子沿軸線(xiàn)射入圓筒,并將度真空容器中,圓筒的兩底面中心開(kāi)有小孔,現(xiàn)有一電量為 在圓筒間及圓筒與靶間的縫隙處受到電場(chǎng)力作用而加速(設(shè)圓筒內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)),縫隙的寬度很小,離子穿過(guò)縫隙的時(shí)間可以不計(jì),已知離子進(jìn)入第一個(gè)圓筒左端的速度為V1,且此時(shí)第一、二兩個(gè)圓筒間的電勢(shì)差Ui U2=U,為使打到靶上的離子獲得最大能量,各個(gè)圓筒的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足什么條件?并求出在這種情 況下打到靶上的離子能量。【例7】一水平放置的平行板電容
44、器置于真空中,開(kāi)始時(shí)兩極板的勻電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E1,這時(shí)一帶電粒子在電場(chǎng)的正中處于平衡狀態(tài)。 現(xiàn)將兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)大小由 E1突然增大到E2,但保持原來(lái)的方向不變,持續(xù)一段時(shí)間后,突然將電場(chǎng)反向,而保持場(chǎng)強(qiáng)的大小E2不變,再持續(xù)一段同樣時(shí)間后,帶電粒子恰好回到最初的位置,已知在整個(gè)過(guò)程中,粒子并不與極板相碰,求場(chǎng)強(qiáng)E1的值?!纠?】如圖10所示,在xOy平面內(nèi),有場(chǎng)強(qiáng)E=12N/C,方向沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度 大小為B=2T、方向垂直xOy平面指向紙里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)質(zhì)量m=4X10-5kg,電量q=2.5X 10-5C帶正電的微粒,在xOy平面內(nèi)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)O時(shí),撤去
45、磁場(chǎng),經(jīng)一段時(shí)間后,帶電微粒運(yùn)動(dòng)到了 x軸上的P點(diǎn).求:(1) P點(diǎn)到原點(diǎn)O的距離;(2)帶電微粒由原點(diǎn) O運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間.圖10【跟蹤練習(xí)】.如圖11所示,P、Q是兩個(gè)電量相等正的電荷, 它們連線(xiàn)的中點(diǎn)是 O,a、b是中垂線(xiàn)上的兩點(diǎn),OaTiB. T20的一側(cè)存在垂直xOy平面且方向豎直向下的穩(wěn)定磁場(chǎng),磁感強(qiáng) 度大小按B=kx規(guī)律變化(其中k是一大于零的常數(shù)).一根質(zhì)量為 m的金屬桿垂直跨擱在光滑的金屬導(dǎo) 軌上,兩者接觸良好.當(dāng)t =0時(shí)直桿位于x=0處,其速度大小為vo,方向沿x軸正方向,在此后的過(guò)程中,始終有一個(gè)方向 向左的變力F作用于金屬桿,使金屬桿的加速度大小恒為a,加速度方向一直
46、沿 x軸的負(fù)方向.求:(1)閉合回路中感應(yīng)電流持續(xù)的時(shí)間有多長(zhǎng)?(2)當(dāng)金屬桿沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)的速度為 v0時(shí),閉合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?此時(shí)作用于金屬桿的 2外力F多大?圖4 44、電磁感應(yīng)與動(dòng)量、能量的綜合方法:(1)從動(dòng)量角度著手,運(yùn)用動(dòng)量定理或動(dòng)量守恒定律應(yīng)用動(dòng)量定理可以由動(dòng)量變化來(lái)求解變力的沖量,如在導(dǎo)體棒做非勻變速運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中,應(yīng)用動(dòng)量 定理可以解決牛頓運(yùn)動(dòng)定律不易解答的問(wèn)題.在相互平行的水平軌道間的雙棒做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),由于這兩根導(dǎo)體棒所受的安培力等大反向, 合外力為零,若不受其他外力,兩導(dǎo)體棒的總動(dòng)量守恒.解決此類(lèi)問(wèn)題往往要應(yīng)用動(dòng)量守恒定律.(2)從能量轉(zhuǎn)化和守恒著手,運(yùn)用動(dòng)
47、能定律或能量守恒定律基本思路:受力分析-弄清哪些力做功,正功還是負(fù)功-明確有哪些形式的能量參與轉(zhuǎn)化,哪增哪 減-由動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解.能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn):其|它能(如:機(jī)械能)|一T也3 t 畫(huà)!一竺業(yè)T |內(nèi)能(焦耳熱)一例4、如圖4 6所示,在空間中有一水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,區(qū)域的上下邊緣間距為h,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.有一寬度為b (ba)處以速度v沿拋物線(xiàn)下滑, 長(zhǎng),金屬環(huán)沿拋物線(xiàn)下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是() HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 12A. mgbB. mv HYPERLINK l bookmark180 o Curre
48、nt Document 12C. mg(b-a)D . mg(b -a) +-mv圖4 20m=0.1kg的金屬棒 金屬導(dǎo)軌上,兩導(dǎo) 不計(jì),導(dǎo)軌左端接 接在一條導(dǎo)軌上, 垂直導(dǎo)軌平面的勻 金屬棒右移,當(dāng)金 時(shí),觀察到電路中.如圖4 20所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻r=0.3Q、質(zhì)量 CD垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑 軌間距也是L,棒與導(dǎo)軌間接觸良好,導(dǎo)軌電阻 有R=0.5Q的電阻,量程為03.0A的電流表串 量程為01.0V的電壓表接在電阻 R的兩端, 強(qiáng)磁場(chǎng)向下穿過(guò)平面.現(xiàn)以向右恒定外力F使屬棒以v=2m/s的速度在導(dǎo)軌平面上勻速滑動(dòng)的一個(gè)電表正好滿(mǎn)偏,而另一個(gè)電表未滿(mǎn)偏,問(wèn): (1)此滿(mǎn)偏的
49、電表是什么表?說(shuō)明理由.(2)拉動(dòng)金屬棒的外力 F多大?(3)此時(shí)撤去外力F,金屬棒將逐漸慢下來(lái),最終停止在導(dǎo)軌上.求從撤去外力到金屬棒停止運(yùn)動(dòng)的 過(guò)程中通過(guò)電阻R的電量.高頻焊接是一種常用的焊接方法,其焊接的原理如圖所示.將半徑為10cm的待焊接的圓形金屬工件放在導(dǎo)線(xiàn)彳曲成的1000匝線(xiàn)圈中,然后在線(xiàn)圈中通以高頻的交變電流,線(xiàn)圈產(chǎn)生垂直于金屬工件所在平面 的變化磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的變化率為1000 J2nsincot T/s.焊接處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍.工作非焊接部分每單位長(zhǎng)度上的電阻為R0 =10二nQLm,焊接的縫寬非常小,求焊接過(guò)程中焊接處產(chǎn)生的熱功率.(取n
50、2 =10,不計(jì)溫度變化對(duì)電阻的影響)圖4 210 0 接K頻電源Fi的功率多大? ab的速度v1多大?(2)將滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)到 R=3Q, 恰好滿(mǎn)偏,另一個(gè)電表能安全使用,要使ab達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí),兩個(gè)電表中的一個(gè)電表的指針作用于ab的水平恒力F2多大?這時(shí)ab的運(yùn)動(dòng)速度V2多大?XQX X X電和方形波的交如圖423所諧波形交流電在電阻上產(chǎn)生的焦.如圖所示,與光滑的水平平行導(dǎo)軌P、Q相連的電路中,定值電阻 Ri=5Q, K=6Q;電壓表的量程為010V,電流表的量程為03A,它們都是理想電表;豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)水平導(dǎo)軌面,金屬桿ab橫跨在導(dǎo)軌上,它們的電阻均可不計(jì),求解下列問(wèn)題:
51、(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值 Ro=30Q時(shí),用水平恒力F1=40N向右作用于ab,在ab運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),兩個(gè)電表中有一個(gè)電表的指針恰好滿(mǎn)偏,另一個(gè)電表能安全使用.試問(wèn):這時(shí)水平恒力424甲為其結(jié)構(gòu)示意圖.圖中 N、S是 bc邊中點(diǎn)、與ab邊平行,它的一端有一半徑424乙所示.當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),因摩擦而帶.曾經(jīng)流行過(guò)一種向自行車(chē)車(chē)頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī),圖 一對(duì)固定的磁極,abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線(xiàn)框,轉(zhuǎn)軸過(guò) r0=1.0cm的摩擦小輪,小輪與自行車(chē)車(chē)輪的邊緣相接觸,如圖動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而使線(xiàn)框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)線(xiàn)框由N=800匝導(dǎo)線(xiàn)圈組成,每匝線(xiàn)圈的面積S=20cm2,磁極間的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁
52、場(chǎng),磁感強(qiáng)度B=0.010T,自行車(chē)車(chē)輪的半徑 R=35cm,小齒輪的半徑R2=4.0cm,大齒輪的半徑 R3=10.0cm (見(jiàn)圖乙).現(xiàn)從靜止開(kāi)始使大齒輪加速運(yùn)動(dòng),問(wèn)大齒輪的角速度為多大時(shí)才能使 發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值 U=3.2V ?(假定摩擦小輪與自行車(chē)輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng))圖4 24.如圖4 25所示,兩塊水平放置的平彳f金屬板間距為d,定值電阻的阻值為 R,豎直放置線(xiàn)圈的匝數(shù)為n,繞制線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)的電阻為 R,其他導(dǎo)線(xiàn)的電阻忽略不計(jì).現(xiàn)在豎直向上的磁場(chǎng)B穿過(guò)線(xiàn)圈,在兩極板中一個(gè)質(zhì)量為m,電量為q,帶正電的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),則磁場(chǎng)B的變化情況是()B.均勻增大,磁通量變化率的大小為nq
53、mgd nq 2mgd nqC.均勻減小,磁通量變化率的大小為D.均勻減小,磁通量變化率的大小為mgd nqA.均勻增大,磁通量變化率的大小為 2m更.如圖4 26所示,水平面中的光滑平行導(dǎo)軌Pi、P2相距l(xiāng)=50cm,電池電動(dòng)勢(shì) E =6V ,電阻不計(jì);電容C=2 RF,定值電阻R=9Q;直導(dǎo)線(xiàn)ab的質(zhì)量m=50g,橫放在平行導(dǎo)軌上, 其中導(dǎo)軌間的電阻 R =3Q;豎直向下穿過(guò)導(dǎo)軌面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T;導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),電阻不計(jì).(1)閉合開(kāi)關(guān)S,直導(dǎo)線(xiàn)ab由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)加速度多大?ab運(yùn)動(dòng)能達(dá)到的最大速度多大?(2)直導(dǎo)線(xiàn)ab由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中,電容器的帶電荷
54、量變化了多少?圖4 26.如圖4 27所示的四個(gè)圖中,a、b為輸入端,接交流電源、cd為輸出端,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤.的是()bbbbABCDA. A 圖中 UabUcdC. C 圖中 UabUcd16.某電站輸送的電功率是 500kW,當(dāng)采用6kV電壓輸電時(shí),安裝在輸電線(xiàn)路起點(diǎn)的電度表和終點(diǎn)的電度 表一晝夜讀數(shù)相差 4800kWh (即4800度),試求:(1)輸電線(xiàn)的電阻;(2)若要使輸電線(xiàn)上損失 的功率降到輸送功率的 2.304%,應(yīng)采用多高的電壓向外輸電?專(zhuān)題五 物理實(shí)驗(yàn)自然科學(xué)是實(shí)驗(yàn)性科學(xué), 物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的重要組成部分.理科綜合對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岢隽嗣鞔_的要求,即是“設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的能力”,它包含兩個(gè)方面:1.獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力.包括:(1)理解實(shí)驗(yàn)原理
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