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如图所示,在理想边界MN的上方有方向向右的匀强电场E,下方有垂直纸面向外的磁感应...

如图所示,在理想边界MN的上方有方向向右的匀强电场E,下方有垂直纸面向外的磁感应强度大小为B=0.20T的匀强磁场,电场和磁场的范围足够大.一根光滑的绝缘塑料细杆abcd弯成图示形状,其中ab段是竖直的,bcd正好构成半径为R1=0.20m的半圆,bd位于边界MN上,将一个质量为m=0.10kg、电量为q=0.50C的带正电金属环套在塑料杆ab上,从距离b点高R处由静止开始释放后,g=10m/s2.求:
(1)金属环经过最低点c处时对塑料杆的作用力;
(2)如果金属环从d点进入电场后,正好垂直打在塑料杆ab段上,求电场强度E的大小.

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(1)金属环从静止到最低点,根据动能定理可求出最低点的速度,再对最低点受力分析,由牛顿第二定律可求出金属环受到的支持力,最后由牛顿第三定律可得金属环对最低点的压力. (2)金属环从静止到d点,由于只有重力做功,根据动能定理可求出d的速度;要使正好垂直打在塑料杆ab段上,则有竖直方向的速度为零,由于竖直方向做竖直上抛运动,从而由速度可求出运动时间,再由可求出加速度大小,进而由F=qE,算出电场强度的大小. 【解析】 (1)设金属环运动到最低点C的速度为vc, 根据动能定理:mgR•2R=  解得:vc= 在最低点C处对金属环分析受力, 根据牛顿第二定律有:  解得:FN=5mg-Bqvc=4.72N   根据牛顿第三定律得,金属环对塑料杆的作用力为4.72N,方向向下. (2)设金属环运动到d点时速度为vd. 根据动能定理可得: 进入电场中运动,在竖直方向上只受重力作用,做竖直上抛运动,当垂直打在ab杆上时,速度的竖直分量减为零, 设时间为t1,则有0=vd-gt1   水平方向上的加速度设 为a1. 则有qE=ma1 2R=  解得a1=20m/s2  E=4N/C 答:(1)金属环经过最低点c处时对塑料杆的作用力为4.72N,方向向下; (2)如果金属环从d点进入电场后,正好垂直打在塑料杆ab段上,则电场强度E的大小为4N/C.
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考点分析:
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(1)推力F的大小;
(2)若撤去推力F后,物体沿斜面向上运动的最大位移和物体在斜面上运动的加速度(设斜面足够长).

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(2)为了使绳子的拉力成为小车受到的合外力,在实验中必须做的操作是:______
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III.现要测量某一待测电阻Rx的阻值,给定的器材有:
A.待测电阻Rx;阻值约为200Ω
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D.电流表A2:量程为0~20mA,内电阻约为8Ω
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(2)根据实验数据,得出测量Rx的表达式并说明各符号的含义:Rx______
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A.最终小车与小球一起在水平面上做匀速运动
B.在此过程中电场力对小球做功为EqL
C.小球获得的最大动能小于EqL
D.小球与小车系统增加的电势能为EqL
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B.电阻R的功率将逐渐减小,最终为manfen5.com 满分网P
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D.金属棒ab的重力做功的功率将逐渐减小,最终为manfen5.com 满分网P
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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