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如图所示,空间有场强E=1.0×102V/m竖直向下的电场,长L=0.8m不可伸...

如图所示,空间有场强E=1.0×102V/m竖直向下的电场,长L=0.8m不可伸长的轻绳固定于O点.另一端系一质量m=0.5kg带电q=5×102C的小球。拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放,当小球运动至O点的正下方B点时,绳恰好断裂然后垂直打在同一竖直平面且与水平面成θ=53°、无限大的挡板MN上的C点。

说明: 满分5 manfen5.com

试求:

(1)绳子的最大张力;

(2)AC两点的电势差;

(3)当小球运动C点时,突然施加一恒力F作用在小球上,同时把挡板迅速水平向右移至某处,若小球仍能垂直打在档板上,所加恒力F的方向及取值范围。

 

(1)(2)(3) 【解析】 试题分析:(1)A→B由动能定理及圆周运动知识有:       …………………①      …………………② 联解①②得:    …………………③ (2)B→C由功能关系及电场相关知识有:      …………………④               …………………⑤              …………………⑥ 联解④⑤⑥得:   …………………⑦ (3)由题可知施加恒力F后小球必须做匀速直线或匀加速直线运动,才能垂直打在档板上。 设恒力F与竖直方向的夹角为α,作出小球的受力矢量三角形分析如图所示。(或由矢量三角形可知:当F与F合(或运动)的方向垂直时,F有最小值而无最大值)……⑧ 由矢量三角形图有:       …………………⑨     …………………⑩ 联解⑨⑩得:             …………………⑾        …………………⑿ 考点:考查了粒子在电场中的运动
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考点分析:
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说明: 满分5 manfen5.com

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时刻

t1

t2

t3

t4

t5

速度v(m/s)

4.52

4.04

3.56

3.08

2.60

v2(m2/s2)

20.43

16.32

12.67

9.49

6.76

说明: 满分5 manfen5.com

(1)在所给的坐标纸上作出v2—h图象;

说明: 满分5 manfen5.com

(2)分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:_______________________;

(3)由图象求得的重力加速度是______m/s2(结果保留三位有效数字)。

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说明: 满分5 manfen5.com

(1)图乙的图象中,表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________(按顺序填写相应图线所对应的文字);

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说明: 满分5 manfen5.com

A.BC两点的电势差UBC="3" V

B.该电场的场强为1 V/m

C.正电荷由C点移到A点的过程中,电势能增加

D.A点的电势低于B点的电势

 

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