高三物理解答题中等难度题
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(18分)如图(a)所示,有两级光滑的绝缘平台,高一级平台距离绝缘板的中心O的高度为h,低一级平台高度是高一级平台高度的一半.绝缘板放在水平地面上,板与地面间的动摩擦因数为μ,一轻质弹簧一端连接在绝缘板的中心,另一端固定在墙面上。边界GH左边存在着正交的匀强电场和变化的磁场,电场强度为E,磁感应强度变化情况如图(b)所示,磁感应强度大小均为B.有一质量为m、带负电的小球从高一级平台左边缘以一定初速滑过平台后在t=0时刻垂直于边界GH进入复合场中,设小球刚进入复合场时磁场方向向外且为正值.小球做圆周运动至O点处恰好与绝缘板发生弹性碰撞,碰撞后小球立即垂直于边界GH返回并滑上低一级平台,绝缘板从C开始向右压缩弹簧的最大距离为S到达D,求:
⑴ 磁场变化的周期T;
⑵ 小球从高一级平台左边缘滑出的初速度v;
⑶ 绝缘板的质量M;
⑷ 绝缘板压缩弹簧具有的弹性势能EP.
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如图甲所示,把一个带正电的球体A放在绝缘支架上,再把一个质量为m、带电量为q的带电小球B用绝缘细绳悬挂在铁架台上,小球静止在P点时细绳与竖直方向的夹角为θ,电场力方向水平向右。球A与球B之间的距离远大于两球的直径。求:
(1)球B在P点所受电场力F0的大小及球A产生的电场在P点的电场强度E0的大小;
(2)现缓慢移动铁架台,使球B从P点沿水平方向右移,近似认为移动过程中电场力方向始终水平向右,用刻度尺测出P点右侧不同位置到P点的水平距离x,采取(1)中方法确定出该位置球B所受电场力F,然后作出F-x图像,如图乙所示。其中M点为水平移动方向上的一点,已知x轴上每小格代表的距离为x0,根据图像估算P、M两点间电势差UPM的大小。
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如图所示,在光滑绝缘水平面上三个小球,两两间的距离都是L。A、B电荷量都是+q,质量为m,C球质量为2m,给C一个外力F,使三个小球保持相对静止共同加速运动,以下判断错误的是( )
A. C球只能带负电,且电量为-2q
B. 恒力大小F=3
C. 即使他们的轨迹为曲线,A给B的库仑力也不做功
D. 若某时刻撤去F,则撤去的瞬间C求的加速度大小为2
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如图所示,在光滑水平平台右侧空间,存在着范围无限大,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外的匀强磁场。平台右端放一个质量为m,带负电-q的小球Q,左侧有一个质量为M=4m,不带电的绝缘小球P,以水平初速度正对Q向右运动发生正碰,撞过程中没有机械能损失且电荷量不发生转移。已知水平平台距地面的高度为h,重力加速度为g,不计空气阻力。求:
(1)P、Q两球发生弹性正碰后速度分别为多少?
(2)碰后小球P落地点到平台右端的水平距离x为多少?
(3)碰后小球Q电量不变,在重力和磁场力作用下运动,求小球Q碰后离地面的最大高度H为多少?此时小球Q的速度v为多少?
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如图所示,绝缘小球A静止在高为h=0.8 m的光滑平台上,带电量为qB =+0.3C的小球B用长为L=1m的细线悬挂在平台上方,两球质量mA=mB=0.5kg,整个装置放在竖直向下的匀强电场中,场强大小E =10N/C,现将细线拉开角度α =60o后,由静止释放B球,在最低点与A球发生对心碰撞,碰撞时无机械能损失。不计空气阻力,取g=10m/s2,求:
1.B球在碰撞前的速度;
2.A球离开平台的水平位移大小。
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