题目内容

11.A、B是竖直墙壁,现从A墙某处以垂直于墙面的初速度v0抛出一质量为m的小球,小球下落过程中与A、B进行了多次碰撞.碰撞过程中,竖直方向速度不变,水平方向速度大小不变,方向与原方向相反,下面四个选项中能正确反映下落过程中小球的水平速度vx和竖直速度vy随时间变化关系的是(  )
A.B.C.D.

分析 将小球的运动分解为水平方向和竖直方向,在水平方向小球除了碰撞外,不受力,速度的大小不变,在竖直方向上仅受重力,做自由落体运动.

解答 解:小球在竖直方向上仅受重力,做自由落体运动,速度随时间均匀增大.在水平方向除了碰撞,不受作用力,速度的大小不变,方向碰撞时发生改变.故B正确,ACD错误.
故选:B

点评 解决本题的关键掌握处理曲线运动的方法,关键将小球分解为水平方向和竖直方向,通过两个方向上的受力,判断物体的运动规律.

练习册系列答案
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19.某探究实验小组的同学为了研究平抛物体的运动,该小组同学利用如图所示的实验装置探究平抛运动.
(1)首先采用如图甲所示的装置.用小锤击打弹性金属片,使A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,将观察到两球同时(选填“同时”或“不同时”)落地,改变小锤击打的力度,即改变A球被弹出时的速度,仍能观察到相同的现象,这说明A.(选填所述选项前的字母)
A.平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
B.平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
C.能同时说明上述选项A、B所述的规律
(2)然后采用如图乙所示的装置.两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端可看作与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等.现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出.实验可观察到的现象应是P球将能击中Q球(选填“能”或“不能”).仅仅改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明B.(选填所述选项前的字母)
A.平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
B.平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
C.不能说明上述选项A、B所描述规律中的任何一条.
3.某一金属细导线的横截面积为S、电阻率为ρ,将此细导线弯曲成半径为r的导体圆环,细导线的直径远远小于圆环的半径r.将此导体圆环水平地固定,在导体圆环的内部存在竖直向上的匀强磁场,如图甲所示,磁感应强度的大小随时间的变化关系为B=kt(k>0且为常量).该变化的磁场会产生涡旋电场,该涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中,其电场线是在水平面内的一系列沿顺时针方向的同心圆(从上向下看),圆心与磁场区域的中心重合,如图乙所示.该涡旋电场会趋使上述金属圆环内的自由电子定向移动,形成电流.在半径为r的圆周上,涡旋电场的电场强度大小E处处相等,并且可以用E=$\frac{ε}{2πr}$计算,其中ε为由于磁场变化在半径为r的导体圆环中产生的感生电动势.涡旋电场力与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同.
经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞.假设电子与金属离子碰撞后其定向运动的速度立刻减为零,之后再次被涡旋电场加速,再次碰撞减速为零,…,依此类推;所有电子与金属离子碰撞的时间间隔都为τ,电子的质量为m、电荷量为-e.忽略电子运动产生的磁场、电子减速过程中的电磁辐射以及电子热运动的影响,不考虑相对论效应.
(1)根据焦耳定律求在τ时间内导体圆环内产生的焦耳热的大小;
(2)求单个电子在与金属离子碰撞过程中损失的动能;
(3)设金属细导线单位体积内的自由电子数为n,在题干中的情景和模型的基础上推导金属细导线的电阻率ρ的表达式(结果用n、e、τ、m表示).

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