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如图所示,竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场,在虚线左侧有垂直纸面向里水...

如图所示,竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场,在虚线左侧有垂直纸面向里水平的匀强磁场,磁场的磁感强度大小为B.一粗细均匀的绝缘轨道由两段水平且足够长的直杆PQ、MN和一半径为R的半圆环MAP组成,固定在竖直平面内,半圆环与两直杆的切点P、M恰好在磁场边界线上,轨道的NMAP段光滑,PQ段粗糙,现有一质量为m、带电荷量为+q的绝缘塑料小环套在杆MN上(环的内直径比杆的直径稍大),将小环从M点右侧距离x=4R的D点由静止释放,小环刚好能到达P点.试求:
(1)小环所受电场力的大小.
(2)上述过程中小环第一次通过与O点等高的A点时半圆环对小环作用力的大小.
(3)若小环与PQ间动摩擦因数为μ (设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等),现将小环移至M点右侧6R处由静止释放,求小环在整个运动过程中产生的热量.

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(1)根据动能定理,即可求解; (2)根据动能定理,结合牛顿第二定律与洛伦兹力,即可求解; (3)根据能量守恒定律,与动能定理相结合,即可求解; 【解析】 (1)小环刚好能到达P点,意味着小环到达P点时速度恰好为零.根据动能定理得:F-x=mg•2R=0 解得小环所受电场力F=0.5mg (2)设小环第一次运动到A点时速度为vA,根据动能定理得: F(x+R)-mgR=mvA2 在A点小环受到的洛仑兹力f=qBvA 根据牛顿第二定律得:FN-f-F= 解得: (3)若小环受到的滑动摩擦力f=μmg<F,即μ<0.5,分析可知小环经过多次往返最终到达P点时的速度为零.根据能的转化和守恒定律,得: F•6R=mg•2R+Q 解得:Q=mgR 若小环受到的滑动摩擦力f=μmg≥F,即μ≥0.5,则小环运动到P点后向右做匀减速运动,一直到静止. 设小环从P点开始向右做匀减速运动的最大距离为sm, 对整个过程应用动能定理得:F(6R-sm)-mg•2R-μmg•sm=0 小环在整个运动过程中产生的热量为Q=μmgsm 联立解得:Q= 答:(1)小环所受电场力的大小0.5mg. (2)上述过程中小环第一次通过与O点等高的A点时半圆环对小环作用力的大小:. (3)若小环与PQ间动摩擦因数为μ (设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等),现将小环移至M点右侧6R处由静止释放,则小环在整个运动过程中产生的热量:Q=.
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考点分析:
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在2008年“5.12”四川汶川大地震抢险中,解放军某部队用直升飞机抢救一个峡谷中的伤员.直升飞机在空中悬停,其上有一起重机通过悬绳将伤员从距飞机102m的谷底由静止开始起吊到机舱里.己知伤员的质量为80kg,其伤情允许向上的最大加速度为2m/s2,起重机的最大输出功率为9.6kW,为安全地把伤员尽快吊起,操作人员采取的办法是:先让起重机以伤员允许向上的最大加速度工作一段时间,接着让起重机以最大功率工作,再在适当高度让起重机对伤员不做功,使伤员到达机舱时速度恰好为零,g取l0m/s2.试求:
(1)吊起过程中伤员的最大速度.
(2)伤员向上做匀加速运动的时间.
(3)把伤员从谷底吊到机舱所用的时间.
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光滑的平行金属导轨长L=2m,两导轨间距d=0.5m,轨道平面与水平面的夹角 θ=30°,导轨上端接一阻值为R=0.6Ω的电阻,轨道所在空间有垂直轨道平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B=1T,如图所示.有一质量m=0.5kg、电阻r=0.4Ω的金属棒曲,放在导轨最上端,其余部分点阻不计.当棒ab从轨道最上端由静止开始下滑到底端脱离轨道时,电阻R上产生的热量Q1=0.6J,取g=10m/s2,试求:
(1)当棒的速度V=2m/s时.电阻R两端的电压.
(2)棒下滑到轨道最底端时的速度大小.
(3)棒下滑到轨道最底端时的加速度大小.

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某同学用常规器材研究标有“3.8V,0.3A”字样的小灯泡两端的电压和通过它电流的关系,先选择合理的电路再正确连线,闭合开关后进行实验,得到的数据如下表所示:
次数123456
U/V0.100.200.400.601.00
I/A0.0800.1000.1180.1280.160
次数789101112
U/V1.602.202.603.003.403.80
I/A0.2000.2380.2580.2780.2910.310
根据这些数据:
(1)在虚线框中最好用铅笔画出实验电路图(图中的电源和开关已经画好).
(2)在坐标系中,选取适当的标度,最好用铅笔画出小灯泡的U-I图线(以U为纵轴).
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(3)U1=1.00V和U2=3.00V时小灯泡的电阻分别为R1=______Ω,R2=______Ω,其大小不同的原因是______
(4)小灯泡两端的电压从零到额定电压变化时,小灯泡的最大电阻是______Ω,最大电功率是______W(保留三位有效数字).
(5)通过小灯泡的电流等于零时,小灯泡的电阻约为______Ω.
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(1)打点计时器在打计数点“1”,的时刻,物体运动的速v1=______m/s(保留两位有效数字).
(2)物体运动的加速度大小为______m/s2(保留两位有效数字).
(3)计数点6到0点的距离为______cm.

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质量为1.0kg的物体静止在水平面上,物体与水平面之间的动摩擦因数为0.20. 对物体施加一个大小变化、方向不变的水平拉力F,使物体在水平面上运动了3t的时间.为使物体在3t时间内发生的位移最大,力F随时间变化情况应该为下面四个图中的哪一个( )
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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