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如图所示,半径分别为R=1 m和r=0.5 m的甲、乙两光滑圆轨道置于同一竖直平面内,两轨道之间由一段光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上一轻弹簧被a、b两小球夹住,现同时由静止释放两小球,重力加速...
题目内容:
如图所示,半径分别为R=1 m和r=0.5 m的甲、乙两光滑圆轨道置于同一竖直平面内,两轨道之间由一段光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上一轻弹簧被a、b两小球夹住,现同时由静止释放两小球,重力加速度取g=10 m/s2.
①如果a、b小球都恰好能够通过各自圆轨道的最高点,求两小球的质量之比;
②如果a、b小球的质量均为0.5 kg,为保证两小球都能够通过各自圆轨道的最高点,求释放两小球前弹簧弹性势能的最小值.
【答案】(1) (2)
【解析】根据牛顿第二定律得出最高点的速度,根据机械能守恒定律,动量守恒定律列出等式求解;由动量守恒定律知两小球与弹簧分离时速度大小相等,再根据机械能守恒定律求解.
已知a、b小球恰好能通过各自圆轨道的最高点,则它们通过最高点时的速度大小分别为,
设两小球与弹簧分离时的速度大小分别为 ,根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有,,。联立以上各式解得
②若ma=mb=0.5 kg,由动量守恒定律知两小球与弹簧分离时速度大小相等
当a小球恰好能通过最高点时,b小球一定也能通过最高点,a小球通过最高点的速度为,此时弹簧的弹性势能最小,最小值为
【点睛】解决该题关键能判断出小球能通过最高点的条件,然后根据动量守恒定律和机械能守恒定律联立列式求解。
【题型】解答题
【结束】
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如图所示,在第一象限内有沿y轴负方向的电场强度大小为E的匀强电场.在第二象限中,半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,圆形区域与x、y轴分别相切于A、C两点.在A点正下方有一个粒子源P,P可以向x轴上方各个方向射出速度大小均为v0、质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计,不计粒子间的相互作用),其中沿y轴正向射出的带电粒子刚好从C点垂直于y轴进入电场.
(1)求匀强磁场的磁感应强度大小B.
(2)求带电粒子到达x轴时的横坐标范围和带电粒子到达x轴前运动时间的范围.
(3)如果将第一象限内的电场方向改为沿x轴负方向,分析带电粒子将从何处离开磁场,可以不写出过程.
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