精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
4.一根光滑的绝缘直杆与水平面成α=30°角倾斜放置,其BC部分在水平向右的匀强电场中,电场强度E=2×104N/C,在细杆上套一个电荷量q=$\sqrt{3}$×10-5C带负电的小球,其质量m=3×10-2kg.今使小球从静止起沿杆下滑,从B点进入电场,如图,已知AB=S1=1m,试问
(1)小球进入电场后能滑行多远?
(2)小球从A滑至最远处的时间是多少?

分析 (1)对于整个过程,运用动能定理列式,即可求得小球进入电场后滑行的距离.
(2)根据动能定理研究AB段,求出小球经过B点的速度.由位移与平均速度的关系,列式求解两段过程的时间,得到总时间.

解答 解:(1)设小球进入电场后还能滑行距离为s,滑行到C点速度为零.
对于小球的整个滑行过程,由动能定理得:
  mg(l+s)sinα-qEscosα=0
则得 s=$\frac{mgsinα}{qEcosα-mgsinα}$l=$\frac{3×1{0}^{-2}×10×0.5}{1.73×1{0}^{-5}×2×1{0}^{4}×\frac{\sqrt{3}}{2}-3×1{0}^{-2}×10×0.5}$×1m=1m.
(2)设小球经过B点的速度为v.
对于小球从A到B的过程,由动能定理得:
   mglsinα=$\frac{1}{2}$mv2
则得 v=$\sqrt{2glsinα}$=$\sqrt{2×10×1×0.5}$m/s=$\sqrt{10}$m/s
根据运动学公式得:l+s=$\frac{v}{2}$tAB+$\frac{v}{2}$tBC
而总时间 t=tAB+tBC
联立得 t=$\frac{2(l+s)}{v}$=$\frac{2×(1+1)}{\sqrt{10}}$s=$\frac{2\sqrt{10}}{5}$≈1.26s
答:
(1)小球进入电场后还能滑行1m.  
(2)小球从A滑至最远时间是1.26s.

点评 本题涉及力在空间的效果,运用动能定理求解距离比较简单方便,运用平均速度求时间比较简便.也可以根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

13.如图所示,质量均匀分布的球重为G,用细绳将球挂在光滑的竖直墙壁上,绳与墙的夹角为α,其延长线过球心,求绳对球的拉力和墙对球的支持力.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

14.小明同学联系拉单杠时,两臂平行握住单杠将身体悬挂在空中,在他将两臂缓慢分开的过程中,手臂承受的拉力(  )
A.逐渐变大B.逐渐变小C.先变大后变小D.先变小后变大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

11.如图所示,三块相同木板A、B重均为100N,A、B间以及B与地面之间的动摩擦系数均为0.2,现将它们叠放在水平地面上,板A用水平绳子系在左侧墙上,若要将板B抽出,需要的水平力F至少为(  )
A.20NB.40NC.60ND.80N

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

18.如图所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是(  )
A.电源1与电源2的内阻之比是11:7
B.电源1与电源2的电动势之比是1:1
C.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1:2
D.在这两种连接状态下,两电源输出功率之比是11:21,效率之比是22:35

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

9.如图所示,粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框abcd处于匀强磁场中,另一种材料的导体棒MN可与导线框保持良好的接触并做无摩擦滑动,当导体棒MN在外力作用下从靠近导线框左端开始做切割磁感线的匀速运动一直滑到右端的过程中,导线框上消耗的电功率变化情况可能为(  )
A.逐渐增大B.逐渐减小
C.先减小后增大D.先增大后减小,再增大,接着再减小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

16.如图所示,固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为L,其左端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触.现杆在水平向右、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离d时,速度恰好达到稳定状态(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,不计一切摩擦.试求:
(1)导体杆ab达到稳定状态时通过导体杆的电流大小和方向;
(2)导体杆达到稳定状态时,ab杆的速度大小;
(3)导体杆从静止开始沿导轨运动距离d的过程中电阻R产生的热量.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

13.如图所示,电阻不计的两光滑金属导轨,间距d=2m,Ⅰ区为一段弧形、Ⅱ区为放在桌面上的水平部分、Ⅲ区为倾斜部分,各交接处均平滑连接,仪Ⅱ、Ⅲ区存在方向垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,且B1=B2=0.2T.现有一质量m=0.02kg、电阻r=1Ω的金属杆ab,在导轨上距桌面h=0.8m的高度处由静止释放,离Ⅱ区后通过一特 殊转向装置 (图上未标出),随即进入Ⅲ区后恰能匀速下滑,不计各交接处的能所损失,电阻R=3Ω,倾角θ=37°,g=10m/s2 (sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)金属杆刚进入磁场时,电阻R两端电压大小;
(2)经过II区过程中电阻R产生的热量;
(3)Ⅱ区的磁场宽度x.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

14.如图所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直.下列说法正确的是(  )
A.带电粒子沿对角线AC'与沿路径A→B→C',从A点到C'点电场力做功相同
B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电场力做正功
C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→C移到C点,电势能减小
D.A、D'两点间电势差UAD'与C、B'两点间电势差UCB'相等

查看答案和解析>>

同步练习册答案