题目内容

【题目】如图所示,固定在地面的斜面体上紧挨着放置六个半径均为r的相同的小球,编号如图。斜面与水平轨道OA段平滑连接,小球从斜面进入水平轨道时无能量损失,OA段长度为6 r。现将六个小球由静止同时释放,各个小球离开A点之后均做平抛运动,不计一切摩擦。则在各小球运动过程中,下列说法正确的是

A. 球6在OA段机械能会增大

B. 球6离开A点之后水平射程最小

C. 球1的机械能守恒

D. 6个小球最终的落地点各不相同

【答案】AB

【解析】

球6在OA段运动时,斜面上的球在加速,球5对球6的作用力做正功,动能增加,机械能增加,A正确;由于有部分小球在水平轨道上运动时,斜面上的小球仍在加速,所以可知离开A点时球6的速度最小,水平射程最小,B正确;6个小球都在斜面上运动时,只有重力做功,整个系统的机械能守恒。当有部分小球在水平轨道上运动时,斜面上的小球仍在加速,球2对1的作用力做功,故球1的机械能不守恒,C错误;由于离开A点时,球6的速度最小,水平射程最小,而最后三个球在水平面上运动时不再加速,3、2、1的速度相等,水平射程相同,所以六个球的落点不全相同,D错误。

练习册系列答案
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【题目】对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,一个电子电量为e。该导线通有恒定电流时,导线两端的电势差为U,假设自由电子定向移动的速率均为v。

(1)求导线中的电流I;

(2)所谓电流做功,实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。为了求解在时间t内电流做功W为多少,小红和小明给出了不同的想法:

小红记得老师上课讲过,W=UIt,因此将第(1)问求出的I的结果代入,就可以得到W的表达式。但是小红不记得老师是怎样得出W=UIt这个公式的。小明提出,既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功,那么应该先求出导线中的恒定电场的场强,即,设导体中全部电荷为q后,再求出电场力做的功,将q代换之后,小明没有得出W=UIt的结果。

请问你认为小红和小明谁说的对?若是小红说的对,请给出公式的推导过程;若是小明说的对,请补充完善这个问题中电流做功的求解过程。

(3)为了更好地描述某个小区域的电流分布情况,物理学家引入了电流密度这一物理量,定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量。若已知该导线中的电流密度为j,导线的电阻率为ρ,试证明:。

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