【題目】如圖所示,水平絕緣光滑軌道ABB端與處于豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形粗糙絕緣軌道BC平滑連接,圓弧的半徑R=0.40m。在軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E="1." 0×104N/C,F(xiàn)有一質(zhì)量m=0.10kg的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平軌道上與B端距離s=1.0m的位置,由于受到電場(chǎng)力的作用帶電體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到圓弧形軌道的C端時(shí),速度恰好為零。已知帶電體所帶電荷量q=8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:

1)帶電體在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度大小及運(yùn)動(dòng)到B端時(shí)的速度大;

2)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓弧形軌道的B端時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力大;

3)帶電體沿圓弧形軌道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電場(chǎng)力和摩擦力對(duì)帶電體所做的功各是多少?

【答案】(1)a=8 m/s2 vB=4.0 m/s (2)N=5.0 N (3)W=0.32 J W=–0.72 J

【解析】

1)在水平軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)qE="ma" a=3分)

由動(dòng)能定理 qEs=3分)

2)設(shè)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓軌道B端時(shí)受軌道的支持力為N,根據(jù)牛頓第二定律有

3分) 得N=6mg (1)

根據(jù)牛頓第三定律可知,帶電體對(duì)圓弧軌道B端的壓力大小N/=N=6mg1分)

3)因電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān),

所以帶電體沿圓弧形軌道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電場(chǎng)力所做的功 W=qER=1分)

設(shè)帶電體沿圓弧形軌道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中摩擦力所做的功為W摩,對(duì)此過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理有

qER+W-mgR=0-4分) 解得 W=-2mgR (1)

本題考查牛頓第二定律、動(dòng)能定理和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用,在電場(chǎng)中由電場(chǎng)力做功等于動(dòng)能的變化量可求得B點(diǎn)速度,在B點(diǎn)由支持力和重力的合力提供向心力,可求得支持力大小,由于電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)只與初末位置有關(guān),所以帶電體沿圓弧形軌道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電場(chǎng)力所做的功為qER,在整個(gè)過(guò)程中應(yīng)用動(dòng)能定理可求得克服摩擦力做功大小

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,半徑為R的光滑圓環(huán)豎直固定,質(zhì)量為3m的小球A套在圓環(huán)上;長(zhǎng)為2R的剛性(既不伸長(zhǎng)也不縮短)輕桿一端通過(guò)鉸鏈與A連接,另一端通過(guò)鉸鏈與滑塊B連接;滑塊B質(zhì)量為m,套在水平固定的光滑桿上.水平桿與圓環(huán)的圓心O位于同一水平線上.現(xiàn)將A置于圓環(huán)的最高處并給A﹣微小擾動(dòng)(初速度視為0),使A沿圓環(huán)順時(shí)針自由下滑,不計(jì)一切摩擦,A、B均視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度大小為g.求:

1A滑到與圓心O同高度時(shí)的速度大。

2A下滑至桿與圓環(huán)第一次相切的過(guò)程中,桿對(duì)B做的功.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】甲、乙兩船在同一條河流中同時(shí)開(kāi)始渡河,河寬為H,河水流速為v0,劃船速度均為v,出發(fā)時(shí)兩船相距H,甲、乙兩船船頭均與河岸成60°角,如圖所示。已知乙船恰好能垂直到達(dá)對(duì)岸A點(diǎn)。則下列判斷正確的是(  )

A. 甲、乙兩船到達(dá)對(duì)岸的時(shí)間不同

B. v=2v0

C. 兩船可能在未到達(dá)對(duì)岸前相遇

D. 甲船也在A點(diǎn)靠岸

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】質(zhì)量m的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以v0的初速度從傾角θ=30°的粗糙斜面上的P點(diǎn)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)最高點(diǎn)后,又沿原路返回到出發(fā)點(diǎn)P點(diǎn),其速度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示,且不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法中正確的是()

A. 物塊所受的重力與摩擦力之比為3:2

B. 這個(gè)過(guò)程中物塊克服摩擦力做功的功率為

C. 這個(gè)過(guò)程中重力做功比摩擦力做功大

D. 這個(gè)過(guò)程中重力沖量與摩擦力沖量之比3:1

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】小球做單向的直線運(yùn)動(dòng),在第內(nèi)通過(guò)的位移為,第內(nèi)通過(guò)的位移為,在第內(nèi)通過(guò)的位移為,在第內(nèi)通過(guò)的位移為,下面有關(guān)小球運(yùn)動(dòng)的描述,正確的是(

A. 小球在這內(nèi)的平均速度是

B. 小球在第、第兩秒內(nèi)的平均速度是

C. 小球在末的瞬時(shí)速度是

D. 小球在這內(nèi)做的一定是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,虛線MN左側(cè)有一場(chǎng)強(qiáng)為E1=E的勻強(qiáng)電場(chǎng),在兩條平行的虛線MNPQ之間存在著寬為L、電場(chǎng)強(qiáng)度為E2=2E的勻強(qiáng)電場(chǎng),在虛線PQ右側(cè)相距為L處有一與電場(chǎng)E2平行的屏.現(xiàn)將一電子(電荷量為e,質(zhì)量為m,不計(jì)重力)無(wú)初速度地放入電場(chǎng)E1中的A點(diǎn),A點(diǎn)到MN的距離為L/2,最后電子打在右側(cè)的屏上,AO連線與屏垂直,垂足為O,求:

1)電子從釋放到打到屏上所用的時(shí)間t;

2)電子剛射出電場(chǎng)E2時(shí)的速度方向與AO連線夾角θ的正切值tanθ

3)電子打到屏上的點(diǎn)P′(圖中未標(biāo)出)到點(diǎn)O的距離x

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,兩平行金屬板A、B長(zhǎng)L=8cm,兩板間距離d=8cmA板比B板電勢(shì)高300V,一不計(jì)重力的帶正電的粒子電荷量q10-10C,質(zhì)量m10-20kg,沿電場(chǎng)中心線RD垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng),初速度v02×106m/s,粒子飛出平行板電場(chǎng)后可進(jìn)入界面MN、PS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域。已知兩界面MN、PS相距為12cm,D是中心線RD與界面PS的交點(diǎn)。

1粒子穿過(guò)MN時(shí)偏離中心線RD的距離以及速度大?

2粒子到達(dá)PS界面時(shí)離D點(diǎn)的距離為多少?

3設(shè)ORD延長(zhǎng)線上的某一點(diǎn),我們可以在O點(diǎn)固定一負(fù)點(diǎn)電荷,使粒子恰好可以繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),求在O點(diǎn)固定的負(fù)點(diǎn)電荷的電量為多少?靜電力常數(shù)k = 90×109N·m2/C2,保留兩位有效數(shù)字

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,兩個(gè)初速度大小相同的同種離子ab,從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),最后打到屏P。不計(jì)重力下列說(shuō)法正確的有( )

A. a、b均帶正電

B. a在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的短

C. a在磁場(chǎng)中飛行的路程比b的短

D. aP上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】甲乙兩車在一平直道路上同向運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖所示。若圖中△OPQ的面積為s0,初始時(shí),甲車在乙車前方△s處。則下列說(shuō)法正確的是:

A. 若t=t0/2時(shí)相遇,則△s=s0/2

B. 若t=t0時(shí)二者相遇,則t=2t0時(shí)二者還會(huì)再次相遇

C. 若t=t0時(shí)二者相遇,則到二者再次相遇時(shí)乙共走了10s0

D. 若t=3t0/2時(shí)相遇,則到這次相遇甲走了9s0/4

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