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.
带电粒子在匀强电场中的运动. | |
专题: | 带电粒子在电场中的运动专题. |
分析: | (1)滑块从A点由静止释放后,电场力和摩擦力做功,根据动能定理求解到达C点时速度. (2)滑块到达C点时,由电场力和轨道作用力的合力提供向心力,根据向心力公式求出轨道的作用力; (3)求出重力和电场力的合力的大小和方向,电荷恰好经过等效最高点点时,由重力和电场力的合力恰好提供向心力,根据牛顿第二定律列式求出等效最高点的速度,即为滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度. |
解答: | 解:(1)设滑块到达C点时的速度为v, 从A到C过程,由动能定理得:qE•(s+R)﹣μmg•s﹣mgR= 由题,qE=mg,μ=0.5,s=3R 代入解得,vC= (2)滑块到达C点时,由电场力和轨道作用力的合力提供向心力,则有 N﹣qE=m 解得,N=mg (3)重力和电场力的合力的大小为F== 设方向与竖直方向的夹角为α,则tanα==,得α=37° 滑块恰好由F提供向心力时,在圆轨道上滑行过程中速度最小,此时滑块到达DG间F点,相当于“最高点”,滑块与O连线和竖直方向的夹角为37°,设最小速度为v, F=m 解得,v= 答:(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. (2)在(1)的情况下,滑块到达C点时受到轨道的作用力大小是2.5mg; (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,滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小是. |
点评: | 本题关键是将重力和电场力合成后当作一种全新的场力,然后等效场的“最高点”,根据动能定理和牛顿第二定律灵活列式求解. |
科目:高中物理 来源: 题型:
同学用伏安法测电阻RX,实验所用器材为:
电池组(电动势为3V,内阻约为1Ω),
电流表(内阻约为0.1Ω),
电压表(内阻约为3kΩ),
滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流为2A)
开关,导线若干.
记录数据如下:
(1)由以上实验数据可知测量RX是采用下图中的图_______(选填“甲”或“乙”)
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科目:高中物理 来源: 题型:
如图所示,一个小球m用细绳系着在水平面上作匀速圆周运动.小球在转动的过程中( )
| A. | 受到拉力、重力、向心力 | B. | 受到拉力、重力 |
| C. | 处于平衡状态 | D. | 拉力做了正功 |
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科目:高中物理 来源: 题型:
狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速率行驶,下图为四个关于雪撬受到的牵引力F及摩擦力f的示意图(O为圆心)其中正确的是( )
| A. | B. | C. | D. |
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科目:高中物理 来源: 题型:
如图所示,在光滑绝缘水平面的P点正上方O点固定了一电荷量为+Q的正点电荷,在水平面上的N点,由静止释放质量为m,电荷量为﹣q的负检验电荷,该检验电荷经过P点时速度为v,图中θ=60°,规定电场中P点的电势为零.则在+Q形成的电场中( )
| A. | N点电势高于P点电势 |
| B. | N点电势为 |
| C. | P点电场强度大小是N点的4倍 |
| D. | 检验电荷在N点具有的电势能为﹣mv2 |
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科目:高中物理 来源: 题型:
把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动.从水星与金星和太阳在一条直线上开始计时,若测得在相同时间内水星、金星转过的角度分别为θ1、θ2(均为锐角),则由此条件可求得水星和金星( )
| A. | 质量之比 | B. | 绕太阳运动的轨道半径之比 |
| C. | 绕太阳运动的动能之比 | D. | 受到太阳的引力之比 |
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科目:高中物理 来源: 题型:
利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,实验时滑块在A处由静止开始运动.
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为 ;
(2)某次实验测得倾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek= ,系统的重力势能减少量可表示为△Ep= (m﹣)gd ,在误差允许的范围内,若△Ek=△Ep则可认为系统的机械能守恒.
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科目:高中物理 来源: 题型:
一个质点经过平衡位置O,在A、B两点间做简谐运动如图15甲,它的振动图象如
图乙所示,设向右为正方向,则
图15
(1)OB=________cm;
(2)第0.2 s末,质点的速度方向向________.
(3)0.7 s末,质点位置在________点与________点之间;
(4)质点从O点运动到B点再运动到A点所需时间t=________s.
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科目:高中物理 来源: 题型:
下列振动中属于受迫振动的是( )
A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后,钟的摆动
B.打点计时器接通电源后,振针的振动
C.小孩睡在自由摆动的吊床上,小孩随着吊床一起摆动
D.弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动
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