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如图,虚线下方有足够大的场强大小E=5.0×103 V/m和上方场强为8mg/3...

如图,虚线下方有足够大的场强大小E=5.0×103 V/m和上方场强为8mg/3q的匀强电场,方向均水平向右.质量均为m=1.5×10-2kg的A、B小球,其中B球为绝缘小球且不带电,被长为R的绝缘丝线悬挂在O点刚好静止在虚线上,A球带电荷量为qA=+6.0×10-6C,在竖直平面内的以某一初速度v竖直进入电场,运动到B点速度刚好水平,同时与B球发生正碰并立即粘在一起围绕O点做半径为R=0.7m完整的圆周运动,假设甲、乙两球可视为质点,g取10m/s2.(sin53°=0.8,c0s53°=0.6)
(1)假设初速度v=20m/s,试求小球A与B球碰撞前能运动的水平位移的大小和整个过程中电场力对小球做功的最大值.
(2)如果小球刚好能做完整的圆周运动,试求碰撞前A球的最小速度和绳子所受的最大拉力分别多大.

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(1)小球A在竖直方向只受重力,做匀减速直线运动,水平方向在电场力作用下做匀加速直线运动,两个方向时间相等,根据匀变速直线运动的基本公式即可求解水平位移,根据恒力做功公式即可求解整个过程中电场力对小球做功的最大值; (2)小球刚好能做完整的圆周运动,在最高点绳子的拉力为零,重力和电场力的合力提供向心力,根据向心力公式求出此时的速度,从最高点到B点的过程中运用动能定理求得在B点的速度,根据动量守恒定律求得碰撞前A球的最小速度,在最低点根据向心力公式求解绳子所受的最大拉力. 【解析】 (1)A在竖直方向做匀减速直线运动,加速度为g,则有: t==2s 水平方向在电场力作用下做匀加速直线运动,则有: x===4m 当小球和B粘在一起做圆周运动,运动到与O等高时,电场力做功最大,则 W=Eqx+E′qR=5.0×103 V×6.0×10-6C×4+×q×0.7=0.4J (2)碰撞前A球的速度为v,碰撞后共同速度为v1,等效最高点速度为v2, 根据动量守恒定律得: mv=2mv1 等效最高点合力F=5×=m 根据动能定理得:F(R+0.6R)=△EK 解得:v=14m/s,v1=7m/s 最低点的速度为v′ 在最低点,根据向心力公式得: N-=2m 又动能定理F×0.4R=△EK 解得:N=20mg=3N 答:(1)假设初速度v=20m/s,小球A与B球碰撞前能运动的水平位移的大小为4m,整个过程中电场力对小球做功的最大值为0.4J. (2)如果小球刚好能做完整的圆周运动,碰撞前A球的最小速度为14m/s,绳子所受的最大拉力为3N.
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考点分析:
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如图所示,在a、b两端有直流恒压电源,输出电压恒为Uab,R2=40Ω,右端连接间距d=0.04m、板长l=10cm的两水平放置的平行金属板,板间电场视为匀强电场.闭合开关S,将质量为m=1.6×10-6kg、带电量q=3.2×10-8C的微粒以初速度v=0.5m/s沿两板中线水平射入板间.当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时,微粒恰好沿中线匀速运动,通过电动机的电流为0.5A.已知电动机内阻R1=2Ω,取g=10m/s2.试问:
(1)输出电压为Uab是多大?
(2)在上述条件下,电动机的输出功率和电源的输出功率?
(3)为使微粒不打在金属板上,R2两端的电压应满足什么条件?

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(1)汽车的最大速度vm
(2)汽车在20m/s时的加速度?
(3)汽车从静止到最大速度时经过的路程s.
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本题共两题
Ⅰ、打点计时器用频率50Hz交流电打出的匀加速运动的纸带,则根据此纸带的数据,纸带的加速度是______ m/s2 和打点计时器打第3个点的速度是______ m/s(保留3位有效数字)manfen5.com 满分网
Ⅱ、为了测量一精密金属丝的电阻率:
(1)先用多用电表×1Ω挡初测其电阻为______Ω,然后用螺旋测微器测其直径为______mm,游标卡尺测其长度是______mm.
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(2)、除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表V1(量程3V,内阻约为15kΩ)    B.电压表V2(量程l5V,内阻约为75kΩ)
C.电流表A1(量程3A,内阻约为0.2Ω)   D.电流表A2(量程600mA,内阻约为1Ω)
E.滑动变阻器R1(0~5Ω,0.6A)        F.滑动变阻器R2(0~2000Ω,0.1A)
G.输出电压为3V的直流稳压电源E        H.电阻箱
I.开关S,导线若干
为了减小实验误差,需进一步测其电阻而采用伏安法,则上述器材中应选用的实验器材有(填代号)______.请在方框内设计最合理的电路图并实物连线.但用该电路电阻的测量值______真实值(选填大于、等于或小于).如果金属丝直径为D,长度为L,所测电压为U,电流为I,写出计算电阻率______
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如图,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中.一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态.一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为s处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触后粘在一起不分离且无没有机械能损失,物体刚好返回到S段中点,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g.则( )
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A.滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间为t=manfen5.com 满分网
B.滑块运动过程中的最大动能等于(mgsinθ+qE)[manfen5.com 满分网+s]
C.弹簧的最大弹性势能为(mgsinθ+qE)s
D.运动过程物体和弹簧系统机械能和电势能始终总和不变
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竖直上抛一个小球,从抛出到落回原抛出点的过程中,它的速度(v)、机械能(Ep)、位移(x)、加速度(a)随时间(t)变化的函数图象(如图所示)中正确的是(不计空气阻力,以抛出点为零势能点和竖直向下为正方向,图中曲线为抛物线)( )
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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