精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
精英家教网如图所示,光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接.在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场.现有一质量为m,电量为+q的小球从水平轨道上A、点由静止释放,小球运动到C点离开圆轨道后,经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方,如图.小球可视为质点,小球运动到C点之前电量保持不变,经过C点后电量立即变为零).已知A、B间距离为2R,重力加速度为g.在上述运动过程中,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)小球在圆轨道上运动时的最大速率:
分析:(1)对小球从A到C过程运用动能定理列式;小球从C平抛运动到P过程,对水平和竖直分运动分别根据位移公式列式;
(2)小球在圆弧右下段某个位置速度最大,根据动能定理求出速度的一般表达式,然后根据数学知识求最大值;
解答:解:(1)设电场强度为E,
小球过C点时速度大小为vc
小球从A到C由动能定理:
qE?3R-mg?2R=
1
2
mvC2

小球离开C点后做平抛运动到P点:
R=
1
2
gt2

2R=vct
联立方程解得:
E=
mg
q

即电场强度E的大小为
mg
q

(2)设小球运动到圆周D点时速度最大为v,
此时OD与竖直线OB夹角设为α,
小球从A运动到D过程,
根据动能定理:
qE(2R+Rsinα)-mgR(1-cosα)=
1
2
mv2
即:
1
2
mv2=mgR(sinα+cosα+1)
根据数学知识可得,
当α=45°时动能最大   
由此可得:vm=
(2+2
2
)gR

答:(1)电场强度E的大小为
mg
q

(2)小球在圆轨道上运动时的最大速率为
(2+2
2
)gR
点评:本题关键灵活地选择过程并运用动能定律列式,同时根据向心力公式和平抛运动的位移公式列式进一步分析求解.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,一个内轨光滑外轨粗糙的圆形轨道竖直放置,圆心处有一个带正电的点电荷(内外轨相距很近,半径均可视为R),在轨道最低点放一个带负电的小球,质量为m,直径略小于内外轨的距离,现给小球一个水平初速度v0=
2gR
,经过一段时间后,小球在P、Q之间来回往复运动不止,OP、OQ与竖直方向的夹角为θ=37°.(cos37°=0.8,sin37°=0.6)试求:
(1)小球能否通过最高点?
(2)小球与圆心点电荷的库仑力;
(3)整个过程中小球在最低点对外轨的最大压力;
(4)整个过程中小球克服摩擦所做的功Wf和库仑力所做的功Wk

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,光滑固定导体轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时(  )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

在下列选项中选择适当的内容填在横线中(只填字母代号)
(1)
D
D
首先揭示了原子核具有复杂的结构.
A.电子的发现    B.质子的发现
C.中子的发现    D.天然放射现象的发现
(2)如图所示,在水平光滑直寻轨上,静止着三个质量均为m-1妇的相同小球A、B、C现让A球以v0=2m/s的速度向B球运动,A、B两球碰撞后粘合在一起,两球继续向右运动并跟C球碰撞,碰后C球的速度vc=l m/s.求:
①A、B两球与C球碰撞后瞬间的共同速度
②两次碰撞过程中损失的总动能.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

在倾斜角θ=30°的光滑导体滑轨A和B的上端接入一个电动势E=3 V,内阻不计的电源,滑轨间距L=10 cm,将一个质量m=30 g,电阻R=0.5 Ω的金属棒水平放置在滑轨上,若滑轨周围加一匀强磁场,当闭合开关S后,金属棒刚好静止在滑轨上,如图所示,求滑轨周围空间所加磁场磁感应强度的最小值及其方向.

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:2011年江苏省高二物理第一学期期中教学调研物理卷 题型:选择题

如图所示,光滑固定导体轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时(   )

A.P、Q将互相靠拢

B.P、Q相互相远离

C.磁铁的加速度仍为g

D.磁铁的加速度一定大于g

 

查看答案和解析>>

同步练习册答案