(16分)一轻质细绳一端系一质量为m=0.05kg的小球A,另一端挂在O点,O到小球的距离为L=0.1m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,如图所示,水平距离s=2m.现有一滑块B,质量也为m,从斜面上滑下,与小球发生碰撞,每次碰后,滑块与小球速度均互换,已知滑块与挡板碰撞时不损失机械能,水平面与滑块间的动摩擦因数为μ=0.25,若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10m/s2.试问:
⑴若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,求此高度h;
⑵若滑块B从h′=5m处下滑与小球碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数.
选修模块3-3对于一定量的理想气体,下列说法正确的是____。
A.若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变 |
B.若气体的内能不变,其状态也一定不变 |
C.若气体的温度随时间不段升高,其压强也一定不断增大 |
D.气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关 |
E.当气体温度升高时,气体的内能一定增大如右图,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体.p0和T0分别为大气的压强和温度.已知:气体内能U与温度T的关系为U=αT,α为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求
(i)气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1:
(ii)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量Q .
如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点.水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R="0.8" m的圆环剪去了左上角的1350的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离也是R.用质量m1="0.4" kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点.用同种材料、质量为m2="0.2" kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块过B点后其位移与时间的关系为x=6t-2t2,物块飞离桌面后由P点沿切线落入圆轨道.g="10" m/s2,求:物块运动到P点速度的大小和方向;
判断m2能否沿圆轨道到达M点;
释放后m2运动过程中克服摩擦力做的功。
如图所示,真空中水平放置的两个相同极板Y和Y'长为L,相距d,足够大的竖直屏与两板右侧相距b.在两板间加上可调偏转电压U,一束质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出.求两板间所加偏转电压U的范围;
求粒子可能到达屏上区域的长度。
如图所示,电源电动势,电源的内阻
,电阻两个定值电阻
,C为平行板电容器,其电容C=3.0pF,虚线到两极板距离相等,极板长
,两极板的间距
,开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以
的初速度射入C的电场中,微粒恰能落到下板的正中央,已知该微粒的质量为
,g取
,试求:
开关断开时两极板间的电压
微粒所带电荷的电性和电荷量q
当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度
沿虚线方向射入C的电场中,带点微粒在极板中运动的竖直偏移量为多少?
如图(甲)所示,弯曲部分AB和CD是两个半径相等的圆弧,中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径),细圆管分别与上、下圆弧轨道相切连接,BC段的长度L可作伸缩调节。下圆弧轨道与地面相切,其中D、A分别是上、下圆弧轨道的最高点与最低点,整个轨道固定在竖直平面内。一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道而从D点水平飞出。今在A、D两点各放一个压力传感器,测试小球对轨道A、D两点的压力,计算出压力差△F。改变BC间距离L,重复上述实验,最后绘得
的图线如图(乙)所示,(不计一切摩擦阻力,g取10m/s2),试求:
某一次调节后D点离地高度为0.8m。小球从D点飞出,落地点与D点水平距离为2.4m,小球通过D点时的速度大小
小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径大小。