满分5 > 高中物理试题 >

(12分)在光滑水平面上固定一个内壁光滑的竖直圆环S(右图为俯视图),圆环半径为...

(12分)在光滑水平面上固定一个内壁光滑的竖直圆环S(右图为俯视图),圆环半径为R=lm. 一根长r=0.5m的绝缘细线一端固定于圆环圆心D点,另一端系住一个质量为m=0.2kg、带电量为q=+5×10 - 5C的小球.空间有一场强为E=4xl04N/C的匀强电场,电场方向与水平面平行.将细线拉至与电场线平行,给小球大小为10m/s、方向垂直于电场线的初速度vo

满分5 manfen5.com

(1)求当小球转过90°时的速度大小;

(2)若当小球转过90°时,细线突然断裂,小球继续运动,碰到圆环后不反弹,碰撞后,小球垂直于碰撞切面方向的速度因能量损失减小为零,平行于碰撞切面方向的速度大小保持不变.之后小球沿圆环内壁继续做圆周运动.求这一运动过程中的速度的最小值.

(3)从初始位置开始,要使小球在运动过程中,细线始终保持不松弛,求电场强度E的大小所需满足的条件.

 

(1)3m/s;(2)3.94m/s;(3)E≤1.6×105N/C或E≥4×105N/C 【解析】 试题分析:(1)设小球转过90°时速度大小为v1,由动能定理:-qEr=mv12-mv02( 2分 ) 解得v1=3m/s. ( 1分 ) (2)设小球碰到圆筒前瞬间速度大小为v2,由动能定理 解得v2=m/s ( 1分 ) 撞上环壁后,设小球碰到圆筒后瞬间沿圆环内壁做圆周运动的速度大小为v3,v3= v2sin30°=mv2(1分) 小球沿圆环内壁运动到D点时速度最小,设大小为v4,由动能定理-qER(1-cos) 30°=mv42-mv32(1分) 解得v4=m/s=3.94m/s (1分) (3)临界情况一:小球转过90°运动到B点时速度恰好减小为零,细线始终保持不松弛.设电场强度大小为E1,有-qE1r=0-mv02 (1分) 解得:E1==4×105N/C,则此过程中,E1≥4×105N/C(1分) 临界情况二:小球转过180°时细线恰好不松弛,设速度为vmin,电场强度大小为E2,则有: qE1= (1分) 根据动能定理有: (1分) 两式联立,得到E2==1.6×105N/C(1分) 所以当E≤1.6×105N/C或E≥4×105N/C时,能使细线始终保持不松弛. 考点:动能定理、牛顿第二定律 【名师点睛】(1)根据动能定理,解得小球转过90°时的速度大小;(2)根据动能定理,结合牛顿第二定律,即可求解运动过程中的速度的最小值;(3)由电场力做功与路径无关,根据动能定理可知结论。  
复制答案
考点分析:
相关试题推荐

(12分)在倾角30°的光滑斜面上并排放着质量分别是mA=5kg和mB=lkg的A、B两物块,劲度系数k=200N/m的轻弹簧一端与物块B相连,另一端与固定挡板相连,整个系统处于静止状态,现对A施加一沿斜面向上的力F使物块A沿斜面向上作匀加速运动,已知力F在前0.2s内为变力,0.2s后为恒力,g取10m/s2,求F的最大值和最小值.

满分5 manfen5.com

 

 

查看答案

(12分)在竖直平面内固定一轨道ABCO,AB段水平放置,长为4m,BCO段弯曲且光滑,轨道在D点的曲率半径为1.5m; -质量为1.0 kg、可视作质点的圆环套在轨道上,圆环与轨道AB段间的动摩擦因数为0.5.建立如图所示的直角坐标系,圆环在沿x轴正方向的恒力F作用下,从A(-7m,2m)点由静止开始运动,到达原点D时撤去恒力F,水平飞出后经过D (6m,3m)点。重力加速度g取lOm/s2,不计空气阻力,求:

满分5 manfen5.com

(1)圆环到达D点时对轨道的压力;

(2)恒力F的大小;

(3)圆环在AB段运动的时间.

 

查看答案

(8分)一辆以10m/s的速度匀速直线行驶的汽车即将通过红绿灯路口,当汽车车头与停车线的距离为25m时,绿灯还有2s的时间就要熄灭(绿灯熄灭黄灯即亮).若该车加速时最 大加速度大小为2m/s2,减速时最大加速度大小为5m/s2.请通过计算说明:

(1)汽车能否不闯黄灯顺利通过;

(2)若汽车立即做匀减速直线运动,恰好能紧靠停车线停下的条件是什么。

 

查看答案

(10分)实际电流表有内阻,测量电流表Gl的内阻rl采用如图甲所示的电路.可供选择的器材如下:

满分5 manfen5.com

①待测电流表G1:量程为0~5mA,内阻约为300 Ω

②电流表G2:量程为0—10 mA,内阻约为40Ω

③定值电阻R1:阻值为10Ω

④定值电阻R2:阻值为200Ω

⑤滑动变阻器R3:阻值范围为0一1000Ω

⑥滑动变阻器R4:阻值范围为0—20Ω

⑦干电池E:电动势约为1.5 V,内阻很小

⑧电键S及导线若干

满分5 manfen5.com

(1)定值电阻Ro应选    ,滑动交阻器R应选    。(在空格内填写序号)

(2)用笔画线代替导线,按图甲要求,在图乙中连接实物图,

(3)实验步骤如下:

①按电路图连接电路(为电路安全,先将滑动变阻器滑片P调到电压为0处);

②闭合电键S,移动滑片P至某一位置,记录G1和G2的读数,分别记为I1和I2;

③多次移动滑动触头,记录各次G1和G2的读数I1和I2

④以I1为纵坐标,I为横坐标,作出相应图线,如图丙所示,

⑤根据I1-I2图线的斜率k及定值电阻Ro,得到待测电流表Gl的内阻表达式为r1=     .(用k,R0表示)

 

查看答案

(4分)某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋来验证力的平行四边形定则,设计了如下实验:

(1)将橡皮筋的两端分别与两条细线相连,测出橡皮筋的原长;

(2)将橡皮筋一端细线用钉子固定在竖直板上A点,在橡皮筋的中点D再用细线系一重物,自然下垂,如图甲所示

满分5 manfen5.com

(3)将橡皮筋另一端细线固定在竖直板上的B点,如图乙所示.为完成实验,下述操作中需要的是_____.

A.橡皮筋两端连接细线长度必须相同

B.要测量图甲中橡皮筋Oa和图乙中橡皮筋Oa,Ob的长度

C.A、B两点必须在同一高度处

D.要记录图甲中D点的位置及过D点的竖直方向

E.要记录图乙中结点D的位置、过结点D的竖直方向及橡皮筋Oa,Ob的方向

 

查看答案
试题属性

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.