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【题目】如图所示,竖直面内有水平线MN与竖直线PQ交于P点,O在水平线MN上,OP间距为d,一质量为m、电量为q的带正电粒子,从O处以大小为v0、方向与水平线夹角为θ=60的速度,进入大小为E1的匀强电场中,电场方向与竖直方向夹角为θ=60,粒子到达PQ线上的A点时,其动能为在O处时动能的4倍.当粒子到达A点时,突然将电场改为大小为E2,方向与竖直方向夹角也为θ=60的匀强电场,然后粒子能到达PQ线上的B点.电场方向均平行于MNPQ所在竖直面,图中分别仅画出一条电场线示意其方向。已知粒子从O运动到A的时间与从A运动到B的时间相同,不计粒子重力,已知量为mqv0d.求:

(1)粒子从OA运动过程中,电场力所做功W

(2)匀强电场的场强大小E1E2

(3)粒子到达B点时的动能EkB

【答案】(1) (2)E1 E2 (3) EkB

【解析】

(1)对粒子应用动能定理可以求出电场力做的功。

(2)粒子在电场中做类平抛运动,应用类平抛运动规律可以求出电场强度大小。

(3)根据粒子运动过程,应用动能计算公式求出粒子到达B点时的动能。

(1) 由题知:粒子在O点动能为Eko=粒子在A点动能为:EkA=4Eko,粒子从OA运动过程,由动能定理得:电场力所做功:W=EkA-Eko=

(2) O为坐标原点,初速v0方向为x轴正向,

建立直角坐标系xOy,如图所示

设粒子从OA运动过程,粒子加速度大小为a1

历时t1,A点坐标为(x,y)

粒子做类平抛运动:x=v0t1,y=

由题知:粒子在A点速度大小vA=2v0,vAy=,vAy=a1t1

粒子在A点速度方向与竖直线PQ夹角为30°。

解得:

由几何关系得:ysin60°-xcos60°=d,

解得:

由牛顿第二定律得:qE1=ma1

解得:

设粒子从AB运动过程中,加速度大小为a2,历时t2

水平方向上有:vAsin30°=a2sin60°,,qE2=ma2

解得:

(3) 分析知:粒子过A点后,速度方向恰与电场E2方向垂直,再做类平抛运动,

粒子到达B点时动能:EkB=,vB2=(2v02+(a2t22

解得:

练习册系列答案
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【题目】如图所示,一定质量的理想气体被光滑的活塞封闭在导热良好的气缸内.活塞质量为m=20kg,横截面积为S=0.01m2.气缸与水平面成=30°角靠在墙上,活塞静止时,活塞下表面与气缸底部的距离L=48cm,此时气体的温度为27℃.已知外界大气压强p0=1.0X105Pa,并始终保持不变,重力加速度g=10m/s2.求:

(1)若将气缸缓慢地沿逆时针方向转到竖直位置,此时活塞下表面与气缸底部的距离;

(2)若将缸内气体的温度升高,为使活塞仍处于第(1)问的位置不变,可在活塞上表面均匀添放铁沙,当缸内温度为47℃时,添加在活塞上表面的铁沙质量是多少?

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C.在相等的时间间隔内,速率的变量相等

D.在相等的时间间隔内,动能的改变量相等

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【题目】四根相互平行的通电长直导线a、b、c、d电流均为I,如图所示放在正方形的四个顶点上,每根通电直导线单独存在时,四边形中心O点的磁感应强度都是B,则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为(  )

A. 大小为2B;

B. 大小为2B;

C. 方向向左;

D. 方向向上。

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A. t1=t2t3 B. t2t1t3 C. t1=t2=t3 D. t1t2=t3

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【题目】空间有一沿x轴分布的电场,其电势φx变化如图,下列说法正确的是(  )

A. x1-x1两点的电势相等

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【题目】某实验小组利用如图所示装置探究加速度与物体受力的关系,已知小车的质量为M,单个钩码的质量为m,打点计时器所接的交流电源的频率为50 Hz,动滑轮质量不计,实验步骤如下:

①按图所示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直;

②调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动;

③挂上钩码,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度;

④改变钩码的数量,重复步骤③,求得小车在不同合力作用下的加速度。

根据上述实验过程,回答以下问题:

(1)对于上述实验,下列说法正确的是__________ (填选项前的字母)

A.钩码的质量应远小于小车的质量 B.实验过程中钩码处于超重状态

C.与小车相连的细线与长木板一定要平行 D.弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半

(2)实验中打出的一条纸带如图所示,图中两邻两计数点间还有4个点未画出,由该纸带可求得小车的加速度a=__________m/s2(结果保留两位有效数字)

(3)若交流电的实际频率大于50 Hz,则上述(2)中加速度a计算结果与实际值相比__________(选填偏大偏小不变”)

(4)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像,与本实验相符合的是__________

(5)若实验步骤②中,让长木板水平放置,没有做平衡摩擦力,其余实验步骤不变且操作正确,读出弹簧测力计的示数F,处理纸带,得到滑块运动的加速度a;改变钩码个数,重复实验,以弹簧测力计的示数F为纵坐标,以加速度a为横坐标,得到的图象是纵轴截距为b的一条倾斜直线,如图所示。已知小车的质量为M,重力加速度为g,忽略滑轮与绳之间的摩擦以及纸带与限位孔之间的摩擦,则小车和长木板之间的动摩擦因数μ__________

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【题目】LED绿色照明技术已经走进我们的生活。某实验小组要精确测定额定电压为5VLED灯泡正常工作时的电阻,已知该灯泡正常工作时电阻大约为500Ω,其电学符号与小灯泡电学符号相同。实验室提供的器材有

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B.电流表A2(量程为3mA,内阻RA220Ω,读数记为I2

C.电压表V(量程015V,内阻RVlkΩ,读数记为U

D.定值电阻R1980Ω

E.定值电阻R21980Ω

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H.开关S,导线若干

1)部分电路原理图如图所示,请选择合适的器材,电表1____,电表2____,定值电阻为____(填写器材前的字母编号)

2)将电路图补充完整.

3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx________(用巳知量和测量量表示),调节滑动变阻器滑片的位置.当表达式中的____(填字母)达到______,记下另一电表的读数代入表达式,其结果即为LED灯正常工作时的电阻.

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