如圖所示,一質(zhì)量為0.4kg、足夠長且粗細均勻的絕緣細管置于水平地面上,細管內(nèi)表面粗糙,外表面光滑。有一質(zhì)量為0.1kg、電量為0.1c的帶正電的小球沿管以水平向右的速度進入管內(nèi),細管內(nèi)徑略大于小球直徑。已知細管所在位置有水平方向垂直于管向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為lT,取g=10m/s2。
  (1)當(dāng)細管固定不動時,畫出小球在管中運動的初速度和最終穩(wěn)定速度的關(guān)系圖象(取水平向右為正方向)。
  (2)若細管不固定,帶電小球以vo=20m/s的初速度進入管內(nèi),且整個運動過程管沒有離開地面,則系統(tǒng)最終產(chǎn)生的內(nèi)能為多少?
 
(19分)解:帶正電的小球的受力圖如圖示,特別要注意洛倫茲力的特點,它要隨速度變化,從而導(dǎo)致支持力、摩擦力的變化。當(dāng)洛倫茲力等于重力時摩擦力為零。此時,小球和細管的速度保持不變,達到穩(wěn)定的運動狀態(tài)。則:當(dāng)qBv=mg時,v= (3分)(1)當(dāng)初速度小于10m/s時,支持力方向向上,并隨速度減小增大。所以最終小球的速度為0(3分);當(dāng)初速度大于10m/s時,支持力方向向下,并隨速度的減小而減小,當(dāng)速度減小為10m/s時,支持力、摩擦力都為0,速度保持不變(3分)。所以,小球在管中運動的關(guān)系圖象如右圖示。(2)因為初速度大于10m/s,所以小球的最終速度是v1=10m/s。設(shè)此時小球和細管的速度分別為v1v2。則由動量守恒定律得:mv0=mv1+Mv2 (2分)代入數(shù)據(jù)解得:v2=2.5m/s (4分)由能量守恒定律得,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能為:Q=(4分)
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一質(zhì)量為0.5kg的小球,用0.4m長的細線拴住在豎直面內(nèi)作圓周運動,
(1)當(dāng)小球恰好能通過最高點時的速度為多少?
(2)當(dāng)小球在最高點速度為4m/s時,細線的拉力是多少?(取g=10m/s2

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精英家教網(wǎng)如圖所示,一質(zhì)量為0.99kg的木塊靜止在水平軌道AB的B端,水平軌道與半徑為10m的光滑弧形軌道BC相切.現(xiàn)有一質(zhì)量為10g的子彈以500m/s的水平速度從左邊射入木塊且未穿出.已知木塊與水平軌道的動摩擦因數(shù)μ=0.5,g=10m/s2.求:
(1)子彈射入木塊與木塊獲得的共同速率;
(2)子彈射入后與木塊在圓弧軌道上升的最大高度;
(3)從木塊返回B點到靜止在水平面上,摩擦阻力的沖量的大。

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精英家教網(wǎng)如圖所示,一質(zhì)量為0.5kg的小球,用0.4m長的細線拴住在豎直面內(nèi)作圓周運動,g取10m/s2求:
(1)當(dāng)小球在圓上最高點速度為4m/s時,細線的拉力是多少?
(2)當(dāng)小球在圓下最低點時速度為4m/s時,細線的拉力是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,一質(zhì)量為0.5kg的小球,用0.4m長的細線拴住在豎直面內(nèi)作圓周運動,小球在圓上最高點速度為4m/s.求:(g=10m/s2
(1)小球在圓上最高點時細線的拉力是多少?
(2)小球運動到圓下最低點時的速度是多少?

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