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985增分专项练(重点中学)(1)
1.(2020·无锡市期末)如图1所示,在倾角为θ=30°的固定斜面上固定一块与斜面垂直的光滑挡板,质量为m的半圆柱体A紧靠挡板放在斜面上,质量为2m的圆柱体B放在A上并靠在挡板上静止。A与B半径均为R,曲面均光滑,半圆柱体A底面与斜面间的动摩擦因数为μ。现用平行斜面向上的力拉A,使A沿斜面向上缓慢移动,直至B恰好降到斜面。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:
图1
(1)未拉A时,B受到A的作用力F;
(2)A移动的整个过程中,拉力做的功W;
(3)动摩擦因数的最小值μmin。
解析 (1)设A对B的支持力为F,对B据平衡条件可知:F=2mgcos θ,解F=mg。
(2)对整体,据平衡条件,斜面对A的支持力FN=3mgcos θ=R,
μmg,由几何关系解得A的位移x=2Rcos 30°=mg,移动过程中滑动摩擦力Ff=μFN=
克服摩擦力做功Wf=Ffx=4.5μmgR,由几何关系可知A上升的高度和B下降的高度均为h=)mgR(9μ-R,根据功能关系W+2mgh-mgh-Wf=0,解得W=
(3)B刚好接触斜面时,挡板对B弹力最大,研究B可得FNm′==4mg,
对整体Ffmin+3mgsin 30°=FNm′,
解得Ffmin=2.5mg,解得μmin=。
=
答案 (1))mgR (3)(9μ-mg (2)
2.(2020·南京市高三模拟)电视机显像管原理如图2所示,圆形磁场区域半径为R,磁感应强度大小为B0,垂直纸面向外。在磁场右边距离圆心2R处有一竖直放置的足够大的接收屏,过磁场区域圆心O的水平直线与接收屏相交于O1。以O1为坐标原点沿接收屏竖直向上建立y轴,电子枪水平放置于OO1连线上,电子由静止开始经电子枪加速后从A点射入磁场,并从磁场区域最高点C射出。已知电子电荷量大小为e,质量为m。
图2
(1)求电子枪加速电压U0;
(2)为使电子打在接收屏上的不同位置,需要调节磁感应强度,求粒子打在屏上的位置y和磁感应强度B的关系;
(3)若不慎将电子枪沿竖直方向向上平移了一段距离h=)
,cos 2θ=R位置处,需要将磁感应强度B调节为多少?(参考公式:tan 2θ=,为控制电子打在接收屏上y=
解析 (1)由几何关系,得轨道半径r=R
evB0=mmv2,eU0=
由以上三式得U0=,2m)
(2)几何关系如图甲所示,
甲 乙
y=2Rtan 2θ=2R
由r=∝
可得tan θ==
故y=4R-B2)(|B|<B0)
(3)如图乙所示,由于sin α=,解得α=30°
=
y=h+(htan β+2R)tan 2β=h+(htan β+2R)
即4tan2 β+4tan β-3=0
解得tan β=(舍去)
或-
由于r′=-0.5)R-h,解得r′=(
由于evB=m,解得B=,而evB0=
答案 (1)-B2)(|B|<B0) (3),2m) (2)y=4R
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