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如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+...

manfen5.com 满分网如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+QA和+QB的电荷量,质量分别为mA和mB.两物块由绝缘的轻弹簧相连,一个不可伸长的轻绳跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接轻质小钩.整个装置处于场强为E、方向水平向左的匀强电场中,A、B开始时静止,已知弹簧的劲度系数为k,不计一切摩擦及A、B间的库仑力,A、B所带电荷量保持不变,B一直在水平面上运动且不会碰到滑轮.试求:
(1)开始A、B静止时,挡板P对物块A的作用力大小;
(2)若在小钩上挂质量为M的物块C并由静止释放,当物块C下落到最大距离时物块A对挡板P的压力恰好为零,求物块C下落的最大距离;
(3)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板P时,B的速度多大?
(1)开始A、B静止时,把AB看成一个整体,根据平衡条件即可求解挡板P对物块A的作用力大小; (2)初始状态弹簧处于压缩状态,形变量为 x1,物块A对挡板P的压力恰为零,但不会离开P,此时A、B、C连同弹簧组成的系统共同瞬间静止,A所受电场力与弹簧的弹力大小相等,方向相反,可求弹簧的伸长量x2,两者之和也就是C物体的下降距离,此过程中C重力是能的减少量恰等于弹簧弹性势能与B电势能的增量之和. (2)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板P时,弹簧的伸长量仍为x2,但此时A物体静止但B、C两物体的速度相等且不为零,此过程中C物体重力势能减少量等于B物体机械能和电势能的增量、弹簧弹簧弹性势能增量及系统动能的增量之和. 【解析】 (1)开始A、B静止时,AB受力平衡,水平方向有: N=E(QA+QB) (2)开始时弹簧形变量为x1, 由平衡条件:kx1=EQB 得:x1=…① 设当A刚离开档板时弹簧的形变量为x2: 由:kx2=EQA 得:x2=…② 故C下降的最大距离为:h=x1+x2…③ 由①~③式可解得h=(QA+QB)…④ (3)由能量守恒定律可知:C下落h过程中,C重力势能的减少量等于B的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量以及系统动能的增量之和 当C的质量为M时:Mgh=QBE•h+△E弹…⑤ 当C的质量为2M时,设A刚离开挡板时B的速度为V,则有 2Mgh=QBEh+△E弹+(2M+mB)V2…⑥ 由④~⑥式可解得A刚离开P时B的速度为:V= 答:(1)开始A、B静止时,挡板P对物块A的作用力大小为E(QA+QB); (2)物块C下落的最大距离为(QA+QB); (3)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板P时,B的速度为.
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考点分析:
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(1)进入甲轨道最低点C对轨道的压力;
(2)CD段的长度.

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①如图所示,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为s,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2,使用的交流电的频率为f,用以上给出的已知量写出C点速度的表达式为vC=______,打点计时器在打O点到C点的这段时间内,重锤的重力势能的减少量为______,利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a,则加速度的表达式为a=______
②在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总大于重锤增加的动能,其原因主要是因为在重锤带着纸带下落过程中存在着阻力的作用,若已知当地的重力加速度的值为g,用题目中给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小F=______

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(1)读出滑块的宽度d=______cm.
(2)滑块通过光电门1、2的速度v1、v2均可求得,滑块通过光电门2的速度v2=______m/s.
(3)已知当地的重力加速度为g,若仅提供一把米尺,为完成测量,除了研究v1、v2和两个光电门之间的距离L外,还需直接测量的物理量是______(说明各量的物理意义,同时指明代表物理量字母).
(4)用(3)中各量求解动摩擦因数的表达式μ=______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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