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如图所示,M、N是两个共轴圆筒的横截面,外筒半径为R,内筒半径比R小很多,可以忽略不计,筒的两端是封闭的,两筒之间抽成真空.两筒以相同的角速度ω绕其中心轴线(图中垂直于纸面)做匀速转动.设从M筒内部可以通过窄缝S(与M筒的轴线平行)不断地向外射出两种不同速率v1和v2的微粒,从S处射出时的初速度的方向都是沿筒的半径方向,微粒到达N筒后就附着在N筒上.如果R、v1和v2都不变,而ω取某一合适的值,则( )

A.有可能使微粒落在N筒上的位置都在a处一条与S缝平行的窄条上
B.有可能使微粒落在N筒上的位置都在某一处如b处一条与S缝平行的窄条上
C.有可能使微粒落在N筒上的位置分别在某两处如b处和c处与S缝平行的窄条上
D.只要时间足够长,N筒上将到处都落有微粒
【答案】分析:微粒从窄缝射出后沿筒的半径方向做匀速直线运动,同时N筒以角速度ω绕轴线转动,当微粒到达N筒时,二者运动时间相等,通过时间相等关系求解作出判断.
解答:解:微粒从M到N运动时间t=,对应N筒转过角度θ=ωt=,
即如果以v1射出时,转过角度:θ1=ωt=,
如果以v2射出时,转过角度:θ2=ωt=,
只要θ1、θ2不是相差2π的整数倍,则落在两处,C项正确;
若相差2π的整数倍,则落在一处,可能是a处,也可能是b处.A,B正确.
若微粒运动时间为N筒转动周期的整数倍,微粒只能到达N筒上固定的位置,因此,D项错误.
故选:A、B、C.
点评:解答此题一定明确微粒运动的时间与N筒转动的时间相等,在此基础上分别以v1、v2射出时来讨论微粒落到N筒上的可能位置.
练习册系列答案
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A.粒子落在N筒上的位置可能都在a 处一条与 s 缝平行的窄条上

B.粒子落在N筒上的位置可能都在某一处如b 处一条与 s 缝平行的窄条上

C.粒子落在N筒上的位置可能分别在某两处如b 处和c 处与 s 缝平行的窄条上

D.只要时间足够长,N筒上将到处都落有粒子

 

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(2012年2月洛阳五校联考)如图所示,M、N是两个共轴圆筒的横截面,外筒半径为R,内筒半径比R小很多,可以忽略不计,筒的两端是封闭的,两筒之间抽成真空。两筒以相同的角速度 ω绕其中心轴线(图中垂直于纸面)做匀速转动。设从M筒内部可以通过窄缝 s(与M筒的轴线平行)连续向外射出速率分别为 v1 和v2的粒子,粒子运动方向都沿筒的半径方向,粒子到达N筒后就附着在N筒上。如果R、v1 和v2都不变,而ω取某一合适的值,则(    )

       A.粒子落在N筒上的位置可能都在 a 处一条与 s 缝平行的窄条上

       B.粒子落在N筒上的位置可能都在某一处如b 处一条与 s 缝平行的窄条上

       C.粒子落在N筒上的位置可能分别在某两处如b 处和c 处与 s 缝平行的窄条上

       D.只要时间足够长,N筒上将到处都落有粒子

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A.v0=8 m/s        B.v0=4 m/s

C.v0=15 m/s      D.v0=21 m/s

 

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