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如图所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电...

如图所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电荷.一质量为m、电荷量为+q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v沿轨道向右运动,当运动到P点正下方B点时速度为v.已知点电荷产生的电场在A点的电势为φ(取无穷远处电势为零),PA连线与水平轨道的夹角为60°.试求:
(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小;
(2)点电荷+Q产生的电场在B点的电势;
(3)物块能获得的最大速度.
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(1)对物体进行受力分析,受重力、支持力、库仑力,根据竖直方向合力等于零,求出物体在A点受到轨道的支持力. (2)从A点到B点,只有电场力做功,根据动能定理,求出电场力做功,从而得出两点间的电势差,从而得出B点的电势. (3)当小球运动到无穷远处时,速度最大,根据能量守恒求出小球的最大速度. 【解析】 (1)物体受到点电荷的库仑力F= 由几何关系可知 设物体在A点时受到轨道的支持力大小为N,由平衡条件有 N-mg-Fsin60°=0 解得:N=mg+ (2)设点电荷产生的电场在B点的电势为φB,由动能定理有: 解得 (3)设物块能获得的最大速度为vm,由能量守恒定律有: 解得 答:(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小为mg+. (2)点电荷+Q产生的电场在B点的电势为. (3)物块能获得的最大速度.
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考点分析:
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(1)在做平抛实验的过程中,小球在竖直放置的坐标纸上留下三点痕迹,如图1是小球做平抛运动的闪光照片,图中每个小方格的边长都是0.54cm,已知闪光频率是30Hz,那么重力加速度g=______m/s2,小球的初速度是______m/s,球过A点时的速率是______m/s.(小数点后保留二位)
(2)如图2a是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置,每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放,并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ,获得不同的射程x,最后作出了如图2b所示的x-tanθ图象,g=10m/s2.则:
由图b可知,小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v=______.实验中发现θ超过60°后,小球将不会掉落在斜面上,则斜面的长度为______
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如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.
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(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持______不变,用钩码所受的重力作为______,用DIS测小车的加速度.
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示).
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是______
②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是______
(A)小车与轨道之间存在摩擦
(B)导轨保持了水平状态
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(D)所用小车的质量太大.
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A.在复合场中,小球做变速曲线运动
B.在复合场中,小球下落过程中的电势能减小
C.小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和
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如图所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内),然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后又下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示,则( )
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A.运动过程中小球的机械能守恒
B.t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少
C.t2时刻小球的加速度为零
D.t2~t3这段时间内,小球的动能与重力势能之和在增加
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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