【题目】(2015四川理综,10)如图所示,粗糙、绝缘的直轨道OB固定在水平桌面上,B端与桌面边缘对齐,A是轨道上一点,过A点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E=1.5×106 N/C,方向水平向右的匀强电场.带负电的小物体P电荷量是2.0×10-6 C,质量m=0.25 kg,与轨道间动摩擦因数μ=0.4.P从O点由静止开始向右运动,经过0.55 s到达A点,到达B点时 速度是5 m/s,到达空间D点时速度与竖直方向的夹角为α,且tan α=1.2.P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F作用,F大小与P的速率v的关系如表所示.P视为质点,电荷量保持不变,忽略空气阻力,取g=10 m/s2.求:
v/(m·s-1) | 0≤v≤2 | 2<v<5 | v≥5 |
F/N | 2 | 6 | 3 |
(1)小物体P从开始运动至速率为2 m/s所用的时间;
(2)小物体P从A运动至D的过程,电场力做的功.
【答案】 (1)0.5 s (2)-9.25 J
【解析】 (1)小物体P的速率从0至2 m/s,受外力F1=2 N,设其做匀变速直线运动的加速度为a1,经过时间Δt1速度为v1,则
F1-μmg=ma1①
v1=a1Δt1②
由①②式并代入数据得Δt1=0.5 s③
(2)小物体P从速率为2 m/s运动至A点,受外力F2=6 N,设其做匀变速直线运动的加速度为a2,则
F2-μmg=ma2④
设小物体P从速度v1经过Δt2时间,在A点的速度为v2,则
Δt2=0.55 s-Δt1⑤
v2=v1+a2Δt2⑥
P从A点至B点,受外力F2=6 N、电场力和滑动摩擦力的作用,设其做匀变速直线运动的加速度为a3,电荷量为q,在B点的速度为v3,从A点至B点的位移为x1,则
F2-μmg-qE=ma3⑦
⑧
P以速度v3滑出轨道右端B点,设水平方向受外力为F3,电场力大小为 FE,有FE=F3⑨
F3与FE大小相等方向相反,P水平方向所受合力为零,所以,P从B点开始做初速度为v3的平抛运动.设P从B点运动至D点用时为Δt3,水平位移为x2,由题意知=tan α⑩
x2=v3Δt3
设小物体P从A点至D点电场力做功为W,则
W=-qE(x1+x2)
联立④~⑧,⑩~式并代入数据得W=-9.25 J
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【题目】如图所示,一簇电场线关于y轴对称分布,O是坐标原点,M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四个点,其中M、N在y轴上,Q点在轴上,则 )
A.将一负电荷从M点移到P点,电场力做正功
B.M点的电势比P点的电势高
C.一正电荷在O点时的电势能小于在Q点时的电势能
D.OM间的电势差等于NO间的电势差
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【题目】(2015新课标全国Ⅰ,15)如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等.则( )
A.直线a位于某一等势面内,φM>φQ
B.直线c位于某一等势面内,φM>φN
C.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功
D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功
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【题目】在下列几个实例中,机械能守恒的是( )
A. 在平衡力作用下运动的物体
B. 在光滑水平面上被细线拉住做匀速圆周运动的物体
C. 在粗糙斜面上下滑的物体
D. 在光滑水平面上压缩弹簧过程中的小球
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【题目】洗衣机脱水桶在甩干衣服时,衣服紧贴在脱水桶侧壁上,则衣服做圆周运动的向心力是( )
A. 衣服所受的静摩擦力 B. 重力和摩擦力的合力
C. 衣服对桶壁的压力 D. 桶壁对衣服的支持力
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【题目】与一般吉他以箱体的振动发声不同,电吉他靠拾音器发声。如图所示,拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成。磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性,即琴弦也产生自己的磁场。当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时,线圈中就会产生相应的电流,并最终还原为声音信号。下列说法中正确的是
A. 若磁体失去磁性,电吉他仍能正常工作
B. 换用尼龙材质的琴弦,电吉他仍能正常工作
C. 琴弦振动的过程中,线圈中电流的方向不会发生变化
D. 拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号
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【题目】如图所示,物体从直立轻质弹簧的正上方处下落,然后又被弹回,若不计空气阻力,对上述过程的下列判断中正确的是
A. 能量在动能和弹性势能两种形式之间转化
B. 物体、地球和弹簧组成的系统在任意两时刻机械能相等
C. 当重力和弹簧弹力大小相等时,重力势能最小
D. 物体在把弹簧压缩到最短时,动能最大
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【题目】如图甲所示,在磁感应强度为B的水平匀强磁场中,有一竖直放置的光滑的平行金属导轨,导轨足够长,导轨平面与磁场垂直,导轨间距为L,顶端接有阻值为R的电阻。将一根金属棒从导轨上的M处由静止释放。已知棒的长度为L,质量为m,电阻为r。金属棒始终在磁场中运动,处于水平且与导轨接触良好,忽略导轨的电阻。重力加速度为g。
a.分析金属棒的运动情况,并求出运动过程的最大速度vm和整个电路产生的最大电热功率Pm
b.若导体棒下落时间为t时,其速度为vt(vt<vm),求其下落高度h。
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【题目】如图所示,小球在竖直向下的力F作用下,将竖直轻弹簧压缩,若将力F撤去,小球将向上弹起并离开弹簧,直到速度为零.则小球向上升过程中
①小球的动能先增大后减小 ②小球在离开弹簧时动能最大
③小球动能最大时弹性势能为零 ④小球动能减为零时,重力势能最大
以上说法中正确的是
A. ①② B. ①④ C. ②③ D. ①②③④
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