练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    精英家教网如图所示，光滑绝缘的圆管弯成半径为R的半圆形，固定在竖直面内，管口B、C的连线水平．现有一带正电小球从B点正上方的A点自由下落，A、B两点距离为4R．从小球进入管口开始，整个空间中突然加上一个匀强电场，结果小球在管中运动过程的速度逐渐减小．小球从管口C处脱离圆管后，其运动轨迹最后经过A点．设小球运动过程带电量没有改变，重力加速度为g，求：
    （1）所加的匀强电场的方向．
    （2）小球经过管口C处时对圆管的压力．
    分析：（1）小球从A开始自由下落到到达管口B的过程中，只有重力做功，机械能守恒，可求出小球到达B点时的速度大小；小球在管中运动过程的速度逐渐减小，说明小球所受重力和电场力的合力方向水平向左，根据动能定理得到水平分力与B、C速度的关系．小球从C处离开圆管后，做类平抛运动，竖直方向做匀速运动，水平方向做匀加速运动，则两个方向的位移，由运动学公式和牛顿第二定律结合可水平分力．竖直分力大小等于重力，从而求出所加的匀强电场的方向．
    （2）小球经过管口C处时，由电场力的水平分力和管子的弹力的合力提供向心力，由牛顿运动定律求解球对圆管壁的压力．
    解答：解：（1）小球自由下落到管口B处，机械能守恒
    mg?4R=
    1
    2
    mvB2                           
    小球在管中运动过程的速度逐渐减小，说明小球所受重力和电场力的合力方向水平向左．设电场力的竖直分力为Fy、水平分力Fx，
    Fy=mg（Fy方向竖直向上）           
    小球从B运动到C过程，由功能关系有
    Fx?2R=
    1
    2
    m(vB2-vC2)                     
    小球从管口C处脱离圆管后，做类平抛运动，轨迹经过A点，则
    y=4R=vCt                        
    x=2R=
    1
    2
    ×
    Fx
    m
    t2                     
    联立解得Fx=mg                         
    电场力的合力方向与水平方向成θ角，则
    tanθ=
    Fy
    Fx
    =1                        
    小球带正电，匀强电场的方向与电场力方向相同，因此所加匀强电场的方向向左上方，与水平方向间的夹角
    θ=45°                          
    小球经过管口C处时，向心力由Fx和圆管的压力N提供，设压力N的方向向左，即
    mvC2
    R
    =Fx+N                          
    解得：N=3mg（方向向左）          
    小球经过管口C处时，对圆管的压力
    N′=3mg（方向向右）  
    答：（1）匀强电场的方向向左上方，与水平方向间的夹角为45°；
    （2）小球经过管口C处时对圆管的压力为3mg，方向向右．
    点评：本题运用动能定理、牛顿第二定律和运动学公式结合研究圆周运动和类平抛运动，并采用正交分解求解电场力，常规方法，难度适中．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形，固定在竖直平面内，管口B、C的连线是水平直径．现有一带正电小球（可视为质点）从B点正上方的A点自由下落，A、B两点间距离为4R．从小球进入管口开始，整个空间突然加上一个匀强电场，电场力在竖直向上的分力大小与重力大小相等，结果小球从管口C处脱离圆管后，其运动轨迹最后经过A点．设小球运动过程中带电量没有改变，重力加速度为g．求：
    （1）小球到达B点的速度大小；
    （2）小球受到的电场力的大小和方向；
    （3）小球经过管口C处时对圆管壁的压力．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形，固定在竖直面内，管口B，C的连线水平．质量为m的带正电小球从B点正上方的A点自由下落A，B两点间距离为4R．从小球（小球直径小于细圆管直径）进人管口开始，整个空间中突然加上一个斜向左上方的匀强电场，小球所受电场力在竖直方向上的分力方向向上，大小与重力相等，结果小球从管口 C处离开圆管后，又能经过A点．设小球运动过程中电荷量没有改变，重力加速度为g，求：
    （1）小球到达B点时的速度大小；
    （2）小球受到的电场力大小；
    （3）小球经过管口C处时对圆管壁的压力．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，光滑绝缘的水平面上方，左边有垂直纸面向里的匀强磁场，右边有竖直向上的匀强电场．质量为m，带电量为q（正电）的点电荷 a，以水平向右的初速度v沿水平面进入匀强磁场和匀强电场，恰好都不脱离水平面．在匀强电场中用绝缘细线悬挂一个质量为m的不带电的小球b（可视为质点），小球处于静止且对水平面无压力．点电荷a进入匀强电场后与小球b正碰并粘在一起，恰好能绕悬挂点O在匀强电场中做竖直面内的圆周运动．（重力加速度为g）求：
    （1）匀强磁场的磁感应强度B；
    （2）匀强电场的电场强度E；
    （3）绝缘细线的长度l．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，光滑绝缘的水平面内有竖直方向的宽度为d的匀强磁场区，磁场的磁感应强度为B．正方形金属线框abcd边长为L（L＜d），质量为m，现对线框施加垂直于ab边的水平恒力F使线框从磁场左侧距磁场S处由静止开始运动，如果ab边刚进入磁场时的速度为v0，cd边刚穿出磁场时的速度也为v0，则从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程（　　）
    A、线框有一阶段在做匀加速运动B、线框ab边在刚进入磁场时可能做加速运动C、线框ab边在刚穿出磁场时一定是先做减速运动D、线框中产生的热量为F（d+S+L）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，光滑绝缘的斜面倾角为37°，一带电量为+q的小物体质量为m，置于斜面上，当沿水平方向加一如图所示的匀强电场时，小物体恰好处于静止状态，从某时刻开始，电场强度突然减为原来的
    12
    ，求：
    （1）原来电场强度的大小
    （2）当电场强度减小后物体沿斜面下滑距离为L时的动能．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案