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(14分)如图所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量分别为+Q和-Q,A、B相距为2d.MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球p,其质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷,不影响电场的分布.),现将小球p从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球p向下运动到距C点距离为d的O点时速度为v,已知MN与AB之间的距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g.求:

(1)C、O间的电势差UCO
(2)小球p在O点时的加速度;
(3)小球p经过与点电荷B等高的D点时的速度大小.

(1)(2)(3)

解析试题分析:(1)小球p由C运动到O时,由动能定理,
得:               (+3分)
             (+1分)
(2) 小球p经过O点时受力如图:

由库仑定律得:
           (+1分)
它们的合力为:       (+1分)
∴p在O点处的加速度         (+2分)
方向竖直向下            (+1分)
(3)由电场特点可知,在C、D间电场的分布是对称的    
即小球p由C运动到O与由O运动到D的过程中合外力做的功是相等的,  (+2分)
运用动能定理            (+2分)
解得           (+1分)
考点:小球下落过程中加速度变化,求解电势差利用动能定理;求解在O点的加速度,关键求出两点电荷在O点产生的电场力,再结合牛顿第二定律解答;由于是等量异种电荷产生的电场,O点在其连线的中垂线上,且CD关于O点对称,所以CO与OD的电势差大小相等,再结合动能定理求解即可.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d = 40cm.电源电动势E = 24V,内电阻r = 1Ω,电阻R = 15Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0 =" 4" m/s竖直向上射入板间.若小球带电量为q = 1×10-2 C,质量为m = 2×10-2 kg,不考虑空气阻力.那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?此时,电源的输出功率是多大?(取g ="10" m/s2)

 

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(14分)如图装置,AB段为倾角为37°的粗糙斜面,动摩擦因数μ1为0.25,BC、CE段光滑,CD为一光滑的圆形轨道,半径R="0." 32m,物体在C点能顺利进出圆形轨道而不损失机械能。EF为一逆时针匀速转动的足够长的传送带,动摩擦因数μ2为0.2。现从AB面上距地面H处轻轻放上一质量m=1kg的小物块(视为质点)。物块经过CD轨道后滑向传送带。取,sin370=0.6,cos370=0.8。

1、现将物体从H=2.7m处释放,求①第一次经过B点时的速度大小,②第一次经过D点时轨道对物块的压力大小。
2、若传送带的速度为v=5m/s。物体仍从H=2.7m处释放,试计算说明物体能否两次通过最高点D?若能通过,请计算第二次通过最高点D点时轨道对物块的压力大小。
3、若传送带速度大小可在释放物块前预先调节。将物体从H=2.7m处释放,从释放到第二次进入圆轨道过程的过程中,试分析物块和各接触面摩擦至少要产生多少热量才能保证物体能够两次到达D点?
4、现将传送带速度调节至一足够大速度值,将物体从AB某处释放后,第10次进入圆轨道时仍不脱离圆轨道,试分析释放物块的高度有何要求?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

一轻质细绳一端系一质量为m=0.05kg的小球A,另一端挂在光滑水平轴O 上,O到小球的距离为L=0.1m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,斜面与水平面平滑连接,如图所示,水平距离s=2m.现有一小滑块B,质量也为m,从斜面上滑下,与小球碰撞时交换速度,与挡板碰撞不损失机械能,与水平面间的动摩擦因数为μ=0.25.若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10m/s2,试问:

(1)若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,求此高度h;
(2)若滑块B从h=5m处滑下,求滑块B与小球A第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力;
(3)若滑块B从h="5m" 处下滑与小球A碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数n.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,一倾角为θ=37°的光滑斜面固定在地面上,斜面长度s0=3.0m,斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板。在斜面顶端由静止释放一质量m=0.10kg的小物块。当小物块与挡板第一次碰撞后,能沿斜面上滑的最大距离s=0.75m。已知小物块第一次与挡板碰撞过程中从接触到离开所用时间为0.10s,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:

(1)小物块第一次与挡板碰撞前的速度大小;
(2)小物块第一次与挡板撞击过程中损失的机械能;
(3)小物块第一次与挡板撞击过程中受到挡板的平均作用力。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道,外圆ABCD的光滑,内圆A′B′C′D′的上半部分B′C′D′粗糙,下半部分B′A′D′光滑。一质量m=0.1kg的小球从轨道的最低点A,以初速度v0向右运动,球的尺寸略小于两圆间距,球运动的半径R=0.2m,取g=10m/s2

(1)若要使小球始终紧贴外圆做完整的圆周运动,初速度v0至少为多少?
(2)若v0=3m/s,经过一段时间小球到达最高点,内轨道对小球的支持力N=1N,则小球在这段时间内克服摩擦力做的功是多少?
(3)若v0=3m/s,经过足够长的时间后,小球经过最低点A时受到的支持力为多少?小球在整个运动过程中减少的机械能是多少?
(本题12分。第一小题3分。第2小题3分,第3小题6分)

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(10分) 如图所示MN之间有一个水平向右的匀强电场,场强大小E=6.0×105 N/C,.在M处静止释放一个电荷量q=5.0×10-8 C,质量m=1.0×10-2 kg的绝缘物块.物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,MN距离L=2m.(g取10 m/s2)试求:

(1)物块滑出电场时的速度;
(2)物块滑出电场后还能运动多远.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(18分)如图所示,一个圆弧形光滑细圆管轨道ABC,放置在竖直平面内.轨道半径为R,在A点与水半地面AD相接,地面与圆心O等高,MN是放在水平地面上长为3R,厚度不计的垫子,左端M正好位于A点将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从A处管口正上方某处由静止释放,不考虑空气阻力。

(1)若小球从C点射出后恰好能打到垫子的M端,则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何?
(2)欲使小球能通过C点落到垫子上,小球离A点的高度H应是多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(15分)如图,在竖直平面内有一固定光滑轨道,其中AB是长为R的水平直轨道,BCD是圆心为O、半径为R的3/4圆弧轨道,两轨道相切与B点。在外力作用下,一小球从A点由静止开始做匀加速直线运动,到达B点时撤除外力。已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C,重力加速度大小为g。求

(1)小球在C点的速度的大小;
(2)小球在AB段运动的加速度的大小;
(3)小球从D点运动到A点所用的时间。

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