题目内容
5.如图所示,小车A的质量M=2kg,置于光滑水平面上,初速度为v0=14m/s.质量m=0.1kg,带正电荷q=0.2C可视为质点的物体B,轻放在小车A的右端,A、B所在的空间存在着匀强磁场,方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.5T,物体与小车之间有摩擦力作用,设小车足够长,小车表面是绝缘的.(g=10m/s2)求:(1)B物体的最大速度;
(2)小车A的最小速度;
(3)在此过程中系统增加的内能.
分析 (1、2)当B物体对A物体压力为零时,A、B无摩擦力,B将做匀速直线运动,此时B的速度最大、A的速度最小.根据竖直方向上平衡求出B的速度,通过动量守恒定律求出A的速度.
(3)根据能量守恒定律求出系统增加的内能.
解答 解:(1)(1)若AB能相对静止,取水平向右为正方向,由动量守恒定律有:
Mv0=(m+M)v1
代入数据解得:v1=$\frac{40}{3}$m/s
物体所受的洛伦兹力大小为:
f=qv1B=0.2×$\frac{40}{3}$×0.05N=$\frac{4}{3}$N>mg
显然AB没有达到相对静止就分离了,设B的最大速度是vm,则有:qvmB=mg
解得:vm=$\frac{mg}{qB}$=$\frac{1}{0.2×0.5}$m/s=10m/s
(2)根据动量守恒定律得:
Mv0=mvm+MvA
解得A的最小速度为:vA=$\frac{2×14-0.10×10}{2}$m/s=13.5m/s.
(3)根据能量守恒定律得,系统增加的内能为:
△E=$\frac{1}{2}$Mv02-$\frac{1}{2}$MvA2-$\frac{1}{2}$mvm2=$\frac{1}{2}$×2×142-$\frac{1}{2}$×2×13.52-$\frac{1}{2}$×0.1×102=8.75J.
答:(1)B物体的最大速度是10m/s;
(2)小车A的最小速度是13.5m/s;
(3)系统增加的内能是8.75J.
点评 解决本题的关键理清A、B的运动情况,确定何时A的速度最小,B的速度最大,结合动量守恒定律和能量守恒定律进行求解.
练习册系列答案
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17.一质点在0~10s内,其v-t图象的图线恰好是与两坐标轴相切的圆弧,则( )

| A. | 0时刻,质点的加速度等于0 | |
| B. | 10 s内质点的位移约为21.5 m | |
| C. | 质点的加速度大小等于1m/s2时的速度等于4.5 m/s | |
| D. | 质点的加速度随时间均匀减小 |
15.某人站在静止于水面的船上,从某时刻开始人从船头走向船尾,设水的阻力不计,那么在这段时间内人和船的运动情况是( )
| A. | 人匀速走动,则船匀速后退,两者的速度与它们的质量成反比 | |
| B. | 人匀加速走动,则船匀加速后退,且两者的加速度大小一定相等 | |
| C. | 不管人如何走动,人和车对地位移大小与质量成反比 | |
| D. | 人走到船尾不再走动,船由于惯性还会继续后退一段距离 |
2.下列说法正确的是( )
| A. | 汤姆孙通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型 | |
| B. | β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 | |
| C. | 爱因斯坦在对光电效应的研究中,提出了光子说 | |
| D. | 对于任何一种金属都存在一个“极限波长”,入射光的波长必须大于这个波长,才能产生光电效应 |
10.
一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内,线框平面与磁场垂直,线框的右边紧贴着磁场边界,如图甲所示.t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F,让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场,外力F随时间t变化的图象如图乙所示.已知线框质量m=1kg、电阻R=1Ω,摩擦阻力不计.以下说法正确的是( )
| A. | 线框做匀加速直线运动的加速度为2m/s2 | |
| B. | 匀强磁场的磁感应强度为2$\sqrt{2}$T | |
| C. | 线框穿过磁场的过程中,通过线框的电荷量为$\frac{\sqrt{2}}{2}$C | |
| D. | 线框边长为1m |
17.
如图所示,水平光滑的平行金属导轨,左端与电阻R相连接,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒在垂直导轨的方向上搁在导轨上.今使棒以一定的初速度向右运动,当其通过位置a时速率为va,通过位置b时速率为vb,到位置c时棒刚好静止.设导轨与棒的电阻均不计,a、b与b、c的间距相等,则关于金属棒在由a→b和由b→c的两个过程中,以下说法正确的是( )
| A. | 棒运动的加速度相等 | |
| B. | 通过棒横截面的电量相等 | |
| C. | 棒通过a、b两位置时的速率关系为va>2vb | |
| D. | 回路中产生的电能Eab与Ebc的关系为Eab=3Ebc |
14.
如图所示,某粒子源发射同种带电粒子,带电粒子以大小不同的速率从O点沿图示方向飞入一正方形的匀强磁场区域,不计带电粒子的重力及粒子间的作用力.对从ab边离开磁场的带电粒子,下列判断正确的是( )
| A. | 从a点离开的粒子速率最小 | B. | 从a点离开的粒子带负电 | ||
| C. | 从b点离开的粒子运动半径最小 | D. | 从b点离开的粒子运动时间最短 |
15.
如图,小物块位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上,从地面上看在小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力( )
| A. | 垂直于接触面,做正功 | B. | 垂直于接触面,做负功 | ||
| C. | 不垂直于接触面,做功为零 | D. | 不垂直于接触面,做功不为零 |