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如图所示,BCDG是光滑绝缘的圆形轨道,位于竖直平面内,轨道半径为R,下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中.现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上,滑块受到的电场力大小为mg,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为g.

(1)若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放,滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大?
(2)在(1)的情况下,求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小;
(3)改变s的大小,使滑块恰好始终沿轨道滑行,且从G点飞出轨道,求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小.

(1) v= (2) F=mg (3)

解析试题分析:(1)设滑块到达C点时的速度为v,由动能定理得qE(s+R)-μmgs-mgR=mv2-0
而qE=,解得v=
(2)设滑块到达C点时受到轨道的作用力大小为F,则F-qE=m
解得F=mg
(3)要使滑块恰好始终沿轨道滑行,则滑至圆轨道DG间某点,由电场力和重力的合力提供向心力,此时的速度最小(设为vn),则有,解得 
考点:带电粒子在复合场中的运动 动能定理 圆周运动 牛顿第二定律

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

质量为m=3kg的木块放在倾角为θ=30°的足够长斜面上,木块可以沿斜面匀速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木块上,使其由静止开始沿斜面向上加速运动,经过t=2s时间物体沿斜面上升4m的距离,求力F的大小? (g取10m/s2

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(14分)如图所示,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径,离水平地面的高度,物块平抛落地过程水平位移的大小.设物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度.求:

(1)物块做平抛运动的初速度大小;(2)物块与转台间的动摩擦因数.

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如图所示,小球(可视为质点)带电量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,放在一个倾角为θ=37o的足够长绝缘斜面上。斜面bc部分光滑,其它部分粗糙,且小球与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,bc段有一平行斜面向上的有界匀强电场。现让小球从a点由静止释放,经过t=0.3s,到达c点。已知ab的长度为L=4cm,bc的长度为,sin37o=0.6,cos37o=0.8,g=10m/s2。求:

(1)匀强电场场强E的大小;
(2)小球第一次沿斜面向上运动的最高点到b点的距离。

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如图所示,在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮,一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮分别与物块A、B相连,细绳处于伸直状态,物块A和B的质量分别为mA=8kg和mB=2kg,物块A与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.1,物块B距地面的高度h=0.15m。桌面上部分的绳足够长。现将物块B从h高处由静止释放,直到A停止运动。求A在水平桌面上运动的时间。(g=10m/s2

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图18甲所示,平行金属板PQ、MN水平地固定在地面上方的空间,金属板长 l=20cm,两板间距d=10cm,两板间的电压UMP=100V。在距金属板M端左下方某位置有一粒子源A,从粒子源竖直向上连续发射速度相同的带电粒子,射出的带电粒子在空间通过一垂直于纸面向里的磁感应强度B=0.20T的圆形区域匀强磁场(图中未画出)后,恰好从金属板 PQ左端的下边缘水平进入两金属板间,带电粒子在电场力作用下恰好从金属板MN的右边缘飞出。已知带电粒子的比荷=2.0×106C/kg,粒子重力不计,计算结果保留两位有效数字。求:

(1)带电粒子射人电场时的速度大小;
(2)圆形匀强磁场区域的最小半径;
(3)若两金属板间改加如图乙所示的电压,在哪些时刻进入两金属板间的带电粒子不碰到极板而能够飞出两板间。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(18分)如图所示,在水平桌面上放有长木板C,C上右端是固定挡板P,在C上左端和中点处各放有小物块A和B,A、B的尺寸以及P的厚度皆可忽略不计,A、B之间和B、P之间的距离都为L.设木板C和桌面之间无摩擦,A、C和B、C之间的动摩擦因数都为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小,A、B、C(连同挡板P)的质量都为,开始时,B和C静止,A以某一初速度向右运动,重力加速度为.求:

(1)A和B发生碰撞前,B受到的摩擦力大小?
(2)A和B能够发生碰撞时,A的初速度应满足的条件?
(3)B和P能够发生碰撞时,A的初速度应满足的条件(已知A、B碰撞无机械能损失.)

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(10分)如图所示,半径R=0.9m的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点B与长为L=1m的水平面相切于B点,BC离地面高h=0.45m,C点与一倾角为的光滑斜面连接,质量m=1.0kg的小滑块从圆弧顶点D由静止释放,已知滑块与水平面间的动摩擦因数,取g=10m/s2

求:(1)小滑块刚到达圆弧的B点时对圆弧的压力:
(2)小滑块到达C点时速度的大小:
(3)小滑块从C点运动到地面所需的时间.

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(8分)如图所示,平行板间电压为U,板间距离为d,板长为L1,一带电粒子质量为m,电荷量为q,以初速度v0垂直于场强方向射入电场中,离开电场后沿直线打在荧光屏上,荧光屏到平行板右端的距离为L2,不计粒子重力.求:

(1)粒子在电场中运动的时间t1
(2)板间场强E和粒子在电场中运动的加速度a;
(3)粒子在电场中偏转分位移y;
(4)粒子离开电场后经多长时间t2打到荧光屏上?

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