(2008?東城區(qū)一模)如圖所示,在豎直放置的光滑半圓形絕緣細(xì)管的圓心O處放一點電荷.現(xiàn)將質(zhì)量為m、電荷量為q的小球從半圓形管的水平直徑端點A靜止釋放,小球沿細(xì)管滑到最低點B時,對管壁恰好無壓力.若小球所帶電量很小,不影響O點處的點電荷的電場,則置于圓心處的點電荷在B點處的電場強度的大小為( 。
分析:小球沿細(xì)管滑到最低點B過程中,只有重力做功,小球的機械能守恒.小球到達(dá)B點時對管壁恰好無壓力,則由重力和點電荷對的電場力的合力提供向心力,根據(jù)機械能守恒定律求出小球到達(dá)B點時的速度,由牛頓第二定律求出場強的大小.
解答:解:設(shè)細(xì)管的半徑為R,小球到達(dá)B點時速度大小為v.小球從A滑到B的過程,由機械能守恒定律得,
       mgR=
1
2
mv2

得到v=
2gR

小球經(jīng)過B點時,由牛頓第二定律得
      Eq-mg=m
v2
R

將v=
2gR
代入得
     E=
3mg
q

故選C
點評:本題是機械能守恒定律和牛頓第二定律的綜合應(yīng)用.對于圓周運動,常常不單獨出題,會和動能定理、機械能守恒結(jié)合應(yīng)用.
練習(xí)冊系列答案
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(2008?東城區(qū)一模)在光滑水平面上有一個內(nèi)外壁都光滑的質(zhì)量為M的氣缸,氣缸內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞,已知M>m.活塞密封一部分理想氣體.現(xiàn)對氣缸施加一個水平向左的拉力F(如圖A)時,氣缸的加速度為a1,封閉氣體的壓強為p1,體積為V1;若用同樣大小的力F水平向左推活塞(如圖B),此時氣缸的加速度為a2,封閉氣體的壓強為p2,體積為V2.設(shè)密封氣體的質(zhì)量和溫度均不變,則( 。

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(1)解除鎖定前彈簧的彈性勢能;
(2)小物塊第二次經(jīng)過O′點時的速度大小;
(3)小物塊與車最終相對靜止時距O′點的距離.

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