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如图所示,以O为原点建立直角坐标系Oxy,绝缘光滑水平面沿着x轴,y轴在竖直方向...

manfen5.com 满分网如图所示,以O为原点建立直角坐标系Oxy,绝缘光滑水平面沿着x轴,y轴在竖直方向.在水平面上方存在与x轴平行的匀强电场.一个质量m=2.0×10-3kg、电量q=2.0×10-6C的带正电的物体(可作为质点),从O点开始以一定的初速度沿着x轴正方向做直线运动,其位移随时间的变化规律为x=8.0t-10t2,式中x的单位为m,t的单位为s.不计空气阻力,取g=10m/s2
(1)求匀强电场的场强大小和方向;
(2)求带电物体在0.8s内经过的路程;
(3)若在第0.8s末突然将匀强电场的方向变为沿y轴正方向,场强大小保持不变.求在0~1.0s内带电物体电势能的变化量.
(1)根据位移随时间变化规律得出匀变速直线运动的加速度,根据牛顿第二定律得出电场力的大小,从而确定出电场强度的大小和方向. (2)先求出匀减速直线运动的路程和时间,再根据匀变速直线运动公式求出匀加速直线运动的路程,两路程之和为带电物体的总路程. (3)第0.8s末突然将匀强电场的方向变为沿y轴正方向,带电体做类平抛运动,根据牛顿第二定律求出竖直方向上的加速度,从而得出竖直方向上的位移,则可以得出类平抛运动电场力所做的功,再求出0到0.8s内电场力所做的功,根据电场力做功等于电势能的减小量求出电势能的变化量. 【解析】 (1)由其位移随时间变化规律得加速度大小为:a=20m/s2 根据牛顿第二定律:Eq=ma 解得场强:E=2.0×104N/C,方向沿x轴负方向 (2)物体在O点的初速度:v=8.0m/s 减速时间:t1==0.4s 所以开始0.4s内经过的路程  x1==1.6 m 后0.4s物体做匀加速直线运动,经过的路程:x2==1.6m 0,8s内物体经过的路程   s=x1+x2=3.2 m (3)第0.8s末带电物体回到坐标原点O之后的0.2s物体以初速度v做类平抛运动,在y方向根据牛顿第二定律: Eq-mg=ma′ 解得物体在y方向经过的距离:y=0.2m 电场力做功  W=Eq y=8.0×10-3J 所以电势能减少8.0×10-3J    (或电势能的变化量为△EP=-8.0×10-3J) 答:(1)匀强电场的场强大小为2.0×104N/C,方向沿x轴负方向. (2)带电物体在0.8s内经过的路程为3.2m. (3)在0~1.0s内带电物体电势能的变化量为-8.0×10-3J.
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考点分析:
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(2)旅客滑到斜面底端C时速度的大小v
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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