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如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装...

如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中.一质量为m、带电荷量为+q的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小为E(E小于manfen5.com 满分网).
(1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功.
(2)证明物块离开轨道落回水平面过程的水平距离与场强大小E无关,且为一常量.

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(1)物块恰能通过圆弧最高点C时,圆弧轨道与物块间无弹力作用,物块受到的重力和电场力提供向心力,再对物块在由A运动到C的过程中,运用动能定理列式即可求解; (2)物块离开半圆形轨道后做类平抛运动,设水平位移为s,根据平抛运动的特点即可求解. 【解析】 (1)物块恰能通过圆弧最高点C时,圆弧轨道与物块间无弹力作用,物块受到的重力和电场力提供向心力 mg-Eq=m① 物块在由A运动到C的过程中,设物块克服摩擦力做的功为Wf,根据动能定理有 Eq•2R-Wf-mg•2R=mvc2-mv2② 由①②式解得Wf=mv2+(Eq-mg)R③ (2)物块离开半圆形轨道后做类平抛运动,设水平位移为s,则 水平方向有s=vCt④ 竖直方向有2R=(g-)•t2⑤ 由①④⑤式联立解得s=2R⑥ 因此,物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E无关,大小为2R. 答:(1)物块在运动过程中克服摩擦力做的功为Wf=+(Eq-mg)R (2)物块离开轨道落回水平面过程的水平距离为2R,与场强大小E无关.
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考点分析:
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C.电流表A(0~0.6A,内阻约0.1Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A)
E.滑动变阻器R2(0~100Ω,1A)
F.定值电阻R3=990Ω
G.开关、导线若干
(1)为方便且能较准确地进行测量,应选用滑动变阻器______ (填写序号);
(2)请在下面所给方框内(图1)画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路原理图;
(3)某同学根据他设计的实验测出了六组I1(电流表G的示数)和I2(电流表A的示数),请在所给坐标纸上(图2)做出I1和I2的关系图线;
(4)由图线可求得被测电池的电动势E和内阻r.
  序号    1    2    3    4    5    6
  I1/mA    1.40    1.36    1-35    1.28    1.20    1.07
    I2/A    0.10    0.1 5    0.23    0.25    0.35    0.50
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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