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【题目】在竖直平面内有水平向右、电场强度为E=1×104 N/C的匀强电场.在场中有一根长L=2 m的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系有质量为0.04 kg的带电小球,如图所示,它静止时细线与竖直方向成37°角.现给小球一个初速度让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点,下列说法正确的是(cos 37°=0.8,g=10 m/s2)

A. 小球所带电量为q=3.6×105 C

B. 小球恰能做圆周运动动能最小值是0.5 J

C. 小球恰能做圆周运动的机械能最小值是0.5 J

D. 小球恰能做圆周运动的机械能最小值是1.28 J

【答案】B

【解析】

对小球进行受力分析如上图所示,

可得:mgtan37°=qE.解得小球的带电量为:选项A错误;由于重力和电场力都是恒力,所以它们的合力也是恒力.在圆上各点中,小球在平衡位置A点时的势能(重力势能和电势能之和)最小,在平衡位置的对称点B点,小球的势能最大,由于小球总能量不变,所以在B点的动能EkB最小,对应速度vB最小,在B点,小球受到的重力和电场力,其合力作为小球做圆周运动的向心力,而绳的拉力恰为零,有:F=m,所以选项B正确;由于总能量保持不变,即Ek+EPG+EPE=恒量.所以当小球在圆上最左侧的C点时,电势能EPE最大,机械能最小.由B运动到A,W合力=-(EPA-EPB),W合力=F2L,所以EPB=2J;总能量E=EPB+EkB=2.5J.由C→A,WFE=FEL(1+sin37°)=0.96J,WFE=EP2 (EP2C点电势能)所以C点的机械能为EC=E-EP2=1.54J,选项CD错误;故选B.

练习册系列答案
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【题目】在做研究平抛物体的运动的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C若测得木板每次移动距离x=10.00cmAB 间距离y1=5.02cmBC 间距离y2=14.82cm请回答以下问题(g=9.8m/s2

为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?答:________

根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=___(用题中所给字母表示)

小球初速度的值为v0=_____m/s

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【题目】硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点.如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图象(电池电动势不变,内阻不是定值),图线b是某电阻RUI图象.在该光照强度下将它们组成闭合回路时,下列说法中正确的是(  )

A. 硅光电池的内阻为

B. 硅光电池的总功率为0.4W

C. 硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32W

D. 若将R换成阻值更大的电阻,硅光电池的输出功率增大

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【题目】如图所示,质量为m的小球ab之间用轻绳相连,小球a通过轻杆固定在左侧竖直墙壁上,轻杆与竖直墙壁夹角为30°。现改变作用在小球b上的外力的大小和方向,轻绳与竖直方向的夹角保持60°不变,则

A. 轻绳上的拉力一定小于mg

B. 外力F的最小值为

C. 轻杆对小球a作用力的方向不变

D. 轻杆对小球a的作用力最小值为mg

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【题目】两根圆柱形长直木杆AB和CD相互平行,斜靠在竖直墙壁上把一摞瓦放在两木杆构成的滑轨上,瓦将沿滑轨滑到低处,在实际操作中发现瓦滑到底端处时速度较大,有可能摔碎,为了防止瓦被损坏,下列措施可行的是( )

A. 适当减少两杆之间的距离

B. 适当增大两杆之间的距离

C. 增多每次运送瓦的块数.

D. 减少每次运送瓦的块数

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【题目】如图所示,两个等量异号点电荷M、N分别固定在A、B两点,FAB连线中垂线上某一点,0AB连线的中点。AO =OF, E分别表示F处的场强大小和电势。将某试探负点电荷由F处静止释放时,其电势能和加速度大小分别用a表示,取无穷处为电势零点,若将负点电荷N移走,则

A. 升高 B. E不变

C. 变小 D. a变大

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【题目】如图所示,光滑斜面放在水平面上,斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球。当整个装置沿水平面向左匀速运动的过程中,下列说法中正确的是(

A. 重力做负功

B. 斜面对球的弹力和挡板对球的弹力的合力做正功

C. 斜面对球的弹力做正功

D. 挡板对球的弹力做正功

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【题目】如图所示,点电荷分别置于MN两点,O点为MN连线的中点,点abMN连线上,点cdMN中垂线上,它们均关于O点对称下列说法正确的是  

A. cd两点的电场强度相同

B. ab两点的电势相同

C. 将电子沿直线从c移到d,电场力对电子先做负功再做正功

D. 将电子沿直线从a移到b,电子的电势能一直增大

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【题目】真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0。在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变。持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点。重力加速度大小为g

(1)求油滴运动到B点时的速度。

(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t1v0应满足的条件。已知不存在电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于BA两点间距离的两倍。

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