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  • （20分）如图（a）所示，左侧为某课外活动小组设计的某种速度选择装置（图（b）为它的立体图），由水平转轴及两个薄盘N1、N2构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为L，两盘面间存在竖直向上的匀强电场，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角可调；右侧为长为d的水平桌面，水平桌面的右端有一质量为m绝缘小球B，用长也为d的不可伸长的细线悬挂，B对水平桌面压力刚好为零。今有电荷量为q，质量也为m的另一带电小球A沿水平方向射入N1狭缝，匀速通过两盘间后通过N2的狭缝，并沿水平桌面运动到右端与小球B发生碰撞，设A与B碰撞时速度发生交换。已知小球A与水平桌面间动摩擦因数为μ，求：⑴.小球A带何种电及两盘面间的电场强度E的大小；⑵.如果只要求小球A能与小球B相撞，那么当小球A从N2中穿出时它的速度应满足什么条件-；⑶.若两狭缝夹角调为θ，盘匀速转动，转动方向如图（b），要使小球A与小球B碰撞后，B恰好做完整的圆周运动，求薄盘转动的角速度ω。试题及答案-解答题-云返教育

      • 试题详情

      （20分）如图（a）所示，左侧为某课外活动小组设计的某种速度选择装置（图（b）为它的立体图），由水平转轴及两个薄盘N1、N2构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为L，两盘面间存在竖直向上的匀强电场，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角可调；右侧为长为d的水平桌面，水平桌面的右端有一质量为m绝缘小球B，用长也为d的不可伸长的细线悬挂，B对水平桌面压力刚好为零。今有电荷量为q，质量也为m的另一带电小球A沿水平方向射入N1狭缝，匀速通过两盘间后通过N2的狭缝，并沿水平桌面运动到右端与小球B发生碰撞，设A与B碰撞时速度发生交换。已知小球A与水平桌面间动摩擦因数为μ，

      求：⑴.小球A带何种电及两盘面间的电场强度E的大小；
      ⑵.如果只要求小球A能与小球B相撞，那么当小球A从N      2中穿出时它的速度应满足什么条件-；
      ⑶.若两狭缝夹角调为θ，盘匀速转动，转动方向如图（b），要使小球A与小球B碰撞后，B恰好做完整的圆周运动，求薄盘转动的角速度ω。

      试题解答

      见解析
      (1)(2)(3)（n=0,1,2,3……）⑴.小球A匀速通过两盘过程中受到的电场力和重力平衡，可见小球A所带电荷为正电荷（1分）
      且：      （2分）
      解得：      （2分）
      ⑵.设小球A通过N      2时的速度为v，与小球B发生碰撞前瞬间的速度为vA，对小球A在水平桌面运动过程由动能定理得：
      （2分）
      A与B相撞须满足条件      （1分）
      所以      （2分）
      ⑶.设小球A与小球B碰后，小球B碰后恰好做完整的圆周运动，小球B在最高点有
      （2分）
      小球B从最低点到最高点过程由机械能守恒有
      （2分）
      ∵
      小球A从水平桌面的左端运动到右端，设通过狭缝N      2时的速度为根据动能定理
      （2分）
      设小球A通过转盘时对应的角速度为ω有
      （2分）
      由以上各式得：      （n=0,1,2,3……）（2分）
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      必修2人教版解答题高中物理

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