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如图所示,矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场,虚线框外为真空区域;半径为R、...

如图所示,矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场,虚线框外为真空区域;半径为R、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内,直径AB垂直于水平虚线MN,圆心O恰在MN的中点,半圆管的一半处于电场中.一质量为m,可视为质点的带正电电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内,小球从B点穿出后,能够通过B点正下方的C点.重力加速度为g,小球在C点处的加速度大小为5g/3.求:
(1)匀强电场场强E;
(2)小球在B点时,半圆轨道对它作用力的大小;
(3)要使小球能够到达B点正下方C点,虚线框MNPQ的高度和宽度满足什么条件;
(4)小球从B点计时运动到C点过程中,经多长时间小球的动能最小.

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(1)由题,小球在C点处的加速度大小为g,根据牛顿第二定律求解电场强度. (2)研究小球从A→B过程,根据动能定理求出小球经过B点时的速度大小,小球到达B点时由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求解轨道对它的作用力的大小; (3)小球从B→C过程采用运动的分解法研究:水平方向做匀减速直线运动,竖直方向做自由落体运动.根据牛顿第二定律和运动学公式求出小球水平向左运动的最大距离和竖直方向运动的距离,由几何关系确定虚线框MNPQ的高度和宽度满足什么条件. (4)当F与mg的合力与v垂直时,小球的动能最小,写出公式,代入数据即可. 【解析】 (1)由于小球在C处受到重力和电场力的共同作用,所以: C点: 代入数据得:        (2)A→B的过程重力和电场力对小球做功,     得: 在B点    半圆轨道对小球的作用力 (3)小球从B→C   水平方向匀减速运动,竖直方向自由落体运动 ay=g 设向左减速时间为t     宽度应满足条件L>2R, 高度满足条件 (4)当F与mg的合力与v垂直时,小球的动能最小,设经过的时间为t∴vy=gt ∴ 答:(1)匀强电场场强; (2)小球在B点时,半圆轨道对它作用力的大小; (3)要使小球能够到达B点正下方C点,虚线框MNPQ的高度和宽度满足; (4)小球从B点计时运动到C点过程中,经时间小球的动能最小.
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考点分析:
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如图所示,小车质量M=8kg,带电荷量q=+3×10-2C,置于光滑水平面上,水平面上方存在方向水平向右的匀强电场,场强大小E=2×102N/C.当小车向右的速度为3m/s时,将一个不带电、可视为质点的绝缘物块轻放在小车右端,物块质量m=1kg,物块与小车表面间动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,g取10m/s2.求:
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(3)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能;
(4)从滑块放在小车上后5s内小车电势能的变化量.

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(1)飞船离地面的高度h
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(1)该同学在一条比较理想的纸带上,依次选取0、1、2、3、4、5共六个计数点,分别测量后5个计数点与计数点0之间的距离,并计算出它们与0点之间的速度平方差△v2(△v2=v2-v2),填入下表:
计数点s/cm△v 2/m2•s-2
计数点0//
11.600.04
23.600.09
36.000.15
47.000.19
59.200.23
请以△v2为纵坐标,以s为横坐标在方格纸中作出△v2-s图象.若测出小车质量为0.2kg,结合图象可求得小车所受合外力的大小为______N.(结果保留两位有效数字)
(2)该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因是______,实验操作中改进的措施是______
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(1)在探究小车做匀变速直线运动的实验中,先计算出打下各计数点时的瞬时速度,为了求得小车的加速度,最合理的方法是   
A.根据任意两计数点对应的速度,用公式a=manfen5.com 满分网算出加速度
B.根据实验数据画出v-t图象,量取其倾角θ,由a=tanθ,求出加速度
C.依次算出通过连续两计数点间的加速度,然后求它们的平均值,作为小车的加速度
D.根据实验数据画出v-t图象,由图象上相距较远的两点所对应的速度、时刻,用公式a=manfen5.com 满分网算出加速度
(2)在“探究小车速度随时间均匀变化的规律”的实验中,得到一条纸带如图所示,A、B、C、D、E、F为相邻的6个计数点,若相邻计数点的时间间隔为t=0.1s,用刻度尺量得AB=1.50cm,EF=3.10cm,可估测小车的加速度大小为    m/s2,由此可进一步求出打下B点时小车的速度大小为    m/s.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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