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如图所示,绝缘光滑水平轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道...

manfen5.com 满分网如图所示,绝缘光滑水平轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.40m.在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104N/C.现有一质量m=0.10kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s=1.0m的位置,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零.已知带电体所带电荷量q=8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:
(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小;
(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;
(3)带电体沿圆弧形轨道从B端运动到C端的过程中,摩擦力做的功.
(1)带电体在光滑水平轨道上由电场力作用下,从静止开始做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可求出加速度大小,由运动学公式可算出到B端的速度大小. (2)由带电体运动到B端的速度,及牛顿第二、三定律可求出带电体对圆弧轨道的压力. (3)带电体从B端运动到C端的过程中,由电场力做功、重力作功及动能的变化,结合动能定理求出摩擦力做的功. 【解析】 (1)设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为a, 根据牛顿第二定律:qE=ma         解得a==                         设带电体运动到B端时的速度为vB,则                     解得:                                       (2)设带电体运动到圆轨道B端时受轨道的支持力为FN,根据牛顿第二定律                                    解得:                                     根据牛顿第三定律可知,带电体对圆弧轨道B端的压力大小                                        (3)设带电体沿圆弧轨道运动过程中摩擦力所做的功为W摩,根据动能定理                            因电场力做功与路径无关,所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力所做的功 W电=qER=0.32J                                          联立解得:W摩=-0.72J     答:( 1 )带电体在水平轨道上运动的加速度大小8m/s2及运动到B端时的速度大小4m/s; ( 2 )带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小5N; ( 3 )带电体沿圆弧形轨道从B端运动到C端的过程中,摩擦力做的-0.72J功.
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考点分析:
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(1)物块上滑和下滑的加速度大小a1、a2
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电流表A,量程0.6A,内阻约为0.1Ω;
电压表V2,量程5V,内阻约为5KΩ;
定值电阻R1,阻值为30Ω;
定值电阻R2,阻值为3KΩ;
滑动变阻器R3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A;
电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω;
开关S一个,导线若干.
(1)有人拟将待测电压表V1和题中所给的电流表A串连接入电压合适的测量电路中,测出V1的电压和电流,再计算出RV.该方案实际上不可行,其最主要的原因是______
(2)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路.要求测量尽量准确,实验必须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成.试画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连接好),并标出所选元件的相应字母代号______
(3)由上问写出电压表V1内阻RV的表达方式,说明式中各测量量的物理意义.
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(1)在用单摆测定重力加速度实验中,用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径,示数如图1所示,读数为______cm.
(2)研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器.如图2所示,在一个圆盘上,过其圆心O做两条互相垂直的直径BC、EF.在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像.同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可以直接读出液体折射率的值.
①在用此仪器测量液体的折射率时,下列说法正确的是______ (填字母代号)
A.大头针P3插在M位置时液体的折射率值大于插在N位置时液体的折射率值
B.大头针P3插在M位置时液体的折射率值小于插在N位置时液体的折射率值
C.对于任何液体,在KC部分都能观察到大头针P1、P2的像
D.可能有某种液体,在KC部分观察不到大头针P1、P2的像
②若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则液体的折射率为______
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B.当小球运动到c点时,洛仑兹力最大
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一块木板可绕过O点的光滑水平轴在竖直平面内转动,木板上放有一木块,木板右端受到竖直向上的作用力F,从图中位置A缓慢转动到位置B,木块相对木板不发生滑动.则在此过程中( )
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A.木板对木块的支持力不做功
B.木板对木块的摩擦力做负功
C.木板对木块的摩擦力不做功
D.木板对木块所做的功等于木块重力势能的增加
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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