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(16分)如图所示,水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道B...

(16分)如图所示,水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.4m在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行,电场强度E=1.0×104N/C现有一电荷量q=+1.0×104C,质量m=0.1kg的带电体(可视为质点),在水平轨道上的P点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C,然后落至水平轨道上的D点.取g=10m/s2.试求:

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(1)带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小;

(2)D点到B点的距离xDB

(3)带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能.

 

(1)6.0N;(2)0;(3)1.17J; 【解析】 试题分析:(1)设带电体通过C点时的速度为,根据牛顿第二定律得:       (2分) 设带电体通过B点时的速度为,设轨道对带电体的支持力大小为,带电体从B运动到C的过程中,根据动能定理:    (2分) 带电体在B点时,根据牛顿第二定律有:            (2分) 联立解得:     (1分) 根据牛顿第三定律可知,带电体对轨道的压力   (1分) (2)设带电体从最高点C落至水平轨道上的D点经历的时间为t,根据运动的分解有:    (1分)      (2分) 联立解得:        (1分) (3)由P到B带电体做加速运动,故最大速度一定出现在从B经C到D的过程中,在此过程中保有重力和电场力做功,这两个力大小相等,其合力与重力方向成450夹角斜向右下方,故最大速度必出现在B点右侧对应圆心角为450处。         (1分) 设小球的最大动能为,根据动能定理有:      (2分) 解得:         (1分) 考点:运动的合成分解、牛顿第二定律、动能定理
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考点分析:
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(14分)如图所示,AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道,高度为h,末端B处的切线方向水平.一个质量为m的小物体P从轨道顶端A处由静止释放,滑到B端后飞出,落到地面上的C点,轨迹如图中虚线BC所示.已知它落地时相对于B点的水平位移OC=l.现在轨道下方紧贴B点安装一水平传送带,传送带的右端与B的距离为满分5 manfen5.com.当传送带静止时,让P再次从A点由静止释放,它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出,仍然落在地面的C点.(不计空气阻力)

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(1)求P滑至B点时的速度大小;

(2)求P与传送带之间的动摩擦因数μ;

(3)当传送带运动时(其他条件不变),P的落地点为仍为C点,求传送带运动方向及速度v的取值范围.

 

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(12分)质量为60kg的消防队员从一根固定的竖直金属杆上由静止滑下,经2.5 s落地。消防队员受到的竖直向上的摩擦力变化情况如图所示,取g=10m/s2。在消防队员下滑的过程中:

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(1)他落地时的速度多大?

(2)他克服摩擦力做的功是多少?

 

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(12分)汽车前方120m处有一自行车正以6m/s的速度匀速前进,汽车以18m/s的速度追赶自行车,若两车在同一条公路不同车道上作同方向的直线运动,求:

(1)经多长时间,两车第一次相遇?

(2)若汽车追上自行车后立即刹车,汽车刹车过程中的加速度大小为2m/s2,则再经多长时间两车第二次相遇?

 

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(12分)某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度。

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①请指出该同学在实验操作中存在的两处错误:

      a____________________________________________;

      b____________________________________________。

②该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带,取连续的六个点,测得h1、h2、h3、h4、h5.若打点的周期为T,则打E点时速度为vE =___________;若分别计算出各计数点对应的速度数值,并在坐标系中画出v2与h的关系图线,如图丙所示,则重力加速度g=_________m/s2

 

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(6分)某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”.人骑自行车在平直的路面上运动,当人停止蹬车后,由于受到阻力作用,自行车的速度会逐渐减小至零,如图所示.在此过程中,阻力做功使自行车的速度发生变化.设自行车无动力后受到的阻力恒定.

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(1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车,需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离s,为了计算自行车的初速度v,还需要测量_______(填写物理量的名称及符号).

(2)设自行车受到的阻力恒为f,计算出阻力做的功W及自行车的初速度v.改变人停止蹬车时自行车的速度,重复实验,可以得到多组测量值,以阻力对自行车做功的大小为纵坐标,自行车初速度为横坐标,作出W-v曲线.分析这条曲线,就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系.在实验中作出W-v图象如图所示,其中符合实际情况的是______________.

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