分析 (1)恰好到达最高点,在最高点,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出带电体在圆形轨道C点的速度大小.根据动能定理B点的速度,通过牛顿第二定律求出支持力的大小,从而求出带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小.
(2)带电体在竖直方向上做自由落体运动,在水平方向上做匀变速直线运动,抓住等时性,求出D点到B点的距离.
(3)由P到B带电体作加速运动,故最大速度一定出现在从B经C到D的过程中.在此过程中只有重力和电场力做功,这两个力大小相等,其合力与重力方向成45°夹角斜向右下方,故最大速度必出现在B点右侧对应圆心角为45°处.根据动能定理求出最大的动能.
解答 解:(1)设带电体通过C点时的速度为vC,依据牛顿第二定律:$mg=m\frac{{{v_C}^2}}{R}$
解得vC=2.0m/s
设带电体通过B点时的速度为vB,设轨道对带电体的支持力大小为FB,带电体在B点时,根据牛顿第二定律有${F_B}-mg=m\frac{{{v_B}^2}}{R}$
带电体从B运动到C的过程中,依据动能定理:$-mg•2R=\frac{1}{2}m{v_C}^2-\frac{1}{2}m{v_B}^2$
联立解得FB=6.0N
根据牛顿第三定律,带电体对轨道的压力${F_B}^′=6.0N$
(2)设带电体从最高点C落至水平轨道上的D点经历的时间为t,
根据运动的分解有:$2R=\frac{1}{2}g{t^2}$
${x_{DB}}={v_C}t-\frac{1}{2}\frac{Eq}{m}{t^2}$
联立解得xDB=0
(3)由P到B带电体作加速运动,故最大速度一定出现在从B经C到D的过程中.在此过程中只有重力和电场力做功,这两个力大小相等,其合力与重力方向成45°夹角斜向右下方,故最大速度必出现在B点右侧对应圆心角为45°处.
设小球的最大动能为Ekm,根据动能定理有:$qERsin{45°}-mgR(1-cos{45°})={E_{km}}-\frac{1}{2}m{v_B}^2$
解得Ekm=$\frac{{2\sqrt{2}+3}}{5}J$=1.17J.
答:(1)带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小为6N.
(2)D点到B点的距离为0m.
(3)带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能为1.17J.
点评 本题综合考查了动能定理、牛顿第二定律,涉及到运动的分解、圆周运动,综合性较强,最后一问对学生的能力要求较高.需加强训练.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 电动机消耗的电功率24W | |
B. | 电动机的电热功率为9W | |
C. | 电动机通过细绳可将质量为0.4kg的物体以3m/s的速度沿竖直方向匀速吊起(不计一切摩擦,g=10m/s2) | |
D. | 电动机的工作效率为25% |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | a、b两点场强大小Ea:Eb=3:1 | |
B. | a、b两点电势相比较φa<φb | |
C. | q在a、b两点电势能相比较Epa<Epb | |
D. | q在a、b两点受到的电场力大小之比Fa:Fb=1:3 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com