题目内容

如图18所示,质量为M =2 kg的小车A静止在光滑水平面上,A的右端停放有一个质量为m =0.4 kg带正电荷q =0.8 C的小物体B.整个空间存在着垂直纸面向里磁感应强度B =0.5T的匀强磁场,现从小车的左端,给小车A一个水平向右的瞬时冲量I =26 N·s,使小车获得一个水平向右的初速度,物体与小车之间有摩擦力作用,设小车足够长,求:

(1)瞬时冲量使小车获得的动能.

(2)物体B的最大速度.

(3)在A与B相互作用过程中系统增加的内能.(g =10m/s2)

(1)169J(2)vB = 10m / s(3)28J


解析:

(1)瞬时冲量和碰撞是一样的,由于作用时间极短,可以忽略较小的外力的影响,而且认为,冲量结束后物体B的速度仍为零,冲量是物体动量变化的原因,根据动量定理即可求得小车获得的速度,进而求出小车的动能.

I = Mv0    (1分)  v0 = I / M = 13m / s    (1分)     Ek = Mv02 / 2 = 169J (1分)

(2)小车A获得水平向右的初速度后,由于A、B之间的摩擦,A向右减速运动B向右加速运动,由于洛伦兹力的影响,A、B之间摩擦也发生变化,设A、B刚分离时B的速度为vB,则: 

BqvB = mg  (1分)      即vB = mg / Bq = 10m / s (2分)

若A、B能相对静止。设共同速度为v,由Mv0 = (M + m)v    (2分)

解得 v = 10.8m / s                                       (1分)

因vB<v,说明A、B在没有达到共同速度前就分离了,  

所以B的最大速度为vB = 10m / s.                         (1分)

(3)由于洛伦兹力的影响,A、B之间的摩擦力逐渐减少,因此无法用Q = fs求摩擦产生的热量,只能根据机械能的减少等于内能的增加来求解.

由于B物体在达到最大速度时,两个物体已经分离,就要根据动量守恒定律求这时A的速度,设当物体B的速度最大时物体A的速度为vA

A、B系统水平方向动量守恒:Mv0 = MvA + mvB     (2分)

∴vA = (Mv0 – mvB) / M = 11m/s                  (1分)

Q =ΔE = Mv02 / 2 – MvA2 / 2 – mvB2 / 2 = 28J       (2分)

练习册系列答案
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(2011?西城区一模)(1)甲同学欲采用下列器材准确测定一个约20Ω的电阻的阻值.
A.直流电源(10V,内阻不计);
B.开关、导线等;
C.电流表(0~3A,内阻约0.03Ω);
D.电流表(0~0.6A,内阻约0.13Ω);
E.电压表(0~3V,内阻约3kΩ);
F.电压表(0~15V,内阻约15kΩ);
G.滑动变阻器(0~10Ω,额定电流2A);
①为测量准确,电流表应选用
D
D
,电压表应选用
F
F
;(选填代号)
②为了获得尽可能多的数据,该同学采用了“滑动变阻器分压接法”以调节电压,请在图1虚线中画出正确的实验电路图,并将图2中的元件按正确的实验电路图连成实验电路;
③闭合开关,逐次改变滑动变阻器滑动头的位置,记录与之对应的电流表的示数I、电压表的示数U.某次电流表、电压表的示数如图3所示.处理实验数据时,制作如图4所示的I-U坐标图,图中已标注出了几个与测量对应的坐标点.请将与图3读数对应的坐标点也标在图4中,并在图4中把坐标点连成图线;
④根据图4描绘出的图线可得出这个电阻的阻值为R=
18.0
18.0
Ω.

(2)乙同学设计的“直线运动加速度测量仪”如图5所示.质量为1.00kg的绝缘滑块B的两侧分别通过一轻弹簧与框架A连接,弹簧的劲度系数均为100N/m.滑块B还通过滑动头与长为12.00cm的电阻CD相连,CD中任意一段的电阻都与其长度成正比.将框架A固定在被测物体上,使弹簧及电阻CD均与物体的运动方向平行.通过电路中指针式直流电压表的读数,可以得知加速度的大小.不计各种摩擦阻力.电压表内阻足够大,直流电源的内阻可忽略不计.
设计要求如下:
a.当加速度为零时,电压表示数为1.50V;
b.当物体向左以可能达到的最大加速度10.00m/s2加速运动时,电压表示数为满量程3.00V;
c.当物体向右以可能达到的最大加速度10.00m/s2加速运动时,电压表示数为0.
①当电压表的示数为1.80V时,物体运动加速度的大小为
2
2
m/s2;
②当加速度为零时,应将滑动头调在距电阻CD的C端
5
5
cm处;
③应选用电动势为
3.6
3.6
V的直流电源.

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