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半径R=0.4m的光滑绝缘轨道固定于竖直于平面内,加上某一方向的匀强电场时,带电...

半径R=0.4m的光滑绝缘轨道固定于竖直于平面内,加上某一方向的匀强电场时,带电小球沿轨道内侧做圆周运动,小球动能最大位置在A点,圆心O与A点的连线与竖直线成一角度θ,如图所示,在A点时小球对轨道压力N=108N,若小球的最大动能比最小动能多14.4J,且小球能够到达轨道上任意一点(不计空气阻力),试求:
(1)小球的最小动能;
(2)若小球在动能最小位置时突然撤去轨道,并保持其他量都不变,则小球经0.02s时,其动能与在A点时的动能相等,小球的质量为多少?

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(1)带电小球沿轨道内侧做圆周运动,受到重力和电场力作用,其合力是恒力,当合力沿OA连线向下时,小球通过A点时动能最大,通过关于O点对称的B点时动能最小.根据动能定理研究小球从B运动到A点的过程,求出重力与电场力的合力大小.根据牛顿第二定律和动能的计算式求出A点的动能,再求出小球的最小动能; (2)在B点撤去轨道后,小球将做类平抛运动,由题,小球经0.02s时,其动能与在A点时的动能相等,说明小球经0.02s时偏转量等于2R,由位移公式和牛顿第二定律结合求出质量. 【解析】 据题分析可知,小球的重力与电场力的合力方向必沿OA连线向下,最小动能的位置必在A点关于O点对称的B点 则有     F•2R=mvA2-mvB2 代入解得F=18N 在A点时有  N-F=m mvA2=(N-F)=18J 所以最小动能为Ekm=mvB2=18J-14.4J=3.6J ②在B点撤去轨道后,小球将做类平抛运动    由2R=at2,F=ma得 m==4.5×10-3kg 答: (1)小球的最小动能是3.6J; (2)小球的质量为4.5×10-3kg.
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考点分析:
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①该同学设计了如图甲所示的电路来分别测量新旧干电池的电动势和内阻,并将测量结果描绘成如图乙所示的U-I 图象,
由图线可知:新电池电动势E1=______V,内阻 r 1=______Ω;旧电池电动势E2=______V;
内阻 r2=______Ω.
②计算新旧电池各一节串联作电源使用时的效率.(手电筒的小灯泡上标有“3V 2W”)
③计算上小题中旧电池提供的总电功率和它内阻消耗的电功率分别是多少.
④你认为新旧电池搭配使用的做法是否合理,简述理由.
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①每次换档后,需重新______,再进行测量.
②如果表的指针偏转过大,为使测量比较精确,应将选择开关拨至倍率较______(填大或小)的档位上.
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A.粒子带正电
B.粒子的加速度逐渐增大
C.粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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