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有三根长度皆为L=2.00 m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上...

有三根长度皆为L=2.00 m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的O点,另一端分别拴有质量皆为m=1.00×10-2 kg的带电小球A和B,它们的电量分别为+q和-q,q=1.00×10-7 C.A、B之间用第三根线连接起来.空间中存在大小为E=1.00×106 N/C的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时A、B球的位置如图所示.现将O、B之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置.(忽略电荷间相互作用力)

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(1)在细线OB烧断前,AB间细绳中的张力大小.

(2)当细绳OB烧断后并重新达到平衡后细绳AB中张力大小?

(3)在重新达到平衡的过程中系统克服空气阻力做了多少的功?

 

(1)0.043 N(2)0.14 N(3)0.1364 J 【解析】 试题分析:(1)在细线OB烧断前,受力分析如图所示: 竖直方向上有:Tsin60°=mg        1 分 T=0.115 N        1 分 水平方向上:F=qE-Tcos60°=0.043 N          2 分 (2)平衡后的状态如图所示 =0.14 N      3 分 (3)AB线与水平方向夹角θ,则tanθ==1 所以 θ=45°      1 分 所以重力做功:WG=mgL(1-sin60°+1+sin45°-sin60°)=0.195 J         2 分 电场力做功:WE=qEL(-sin30°+sin45°-sin30°)=-0.0586 J             2 分  所以克服阻力的功:Wf=WG+WE=0.1364 J        1 分 考点:本题考查电场力和电场力做功。
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考点分析:
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如图所示,在绝缘水平面上相距为L的A、B两点分别固定着等量正点电荷.O为AB连线的中点,C、D是AB连线上两点,其中AC=CO=OD=DB=1/4L.一质量为m电量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能E从C点出发,沿直线AB向D运动,滑块第一次经过O点时的动能为kE(k>1),到达D点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,求:

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(1)小滑块与水平面之间的动摩擦因数μ.

(2)OD两点间的电势差UOD.

(3)小滑块运动的总路程s.

 

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宇航员在月球表面完成下面的实验:在一固定的竖直光滑圆轨道内部最低点静止一个质量为m的小球(可视为质点),如图所示.当给小球一瞬间的速度v时,刚好能使小球在竖直平面内做完整的圆周运动,已知圆弧的轨道半径为r,月球的半径为R1,引力常量为G.求:

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(1)若在月球表面上发射一颗环月卫星,所需最小发射速度为多大?

(2)轨道半径为2R1的环月卫星周期为多大?

 

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在一次扑灭森林火灾的行动中,一架专用直升机载有足量的水悬停在火场上空320 m高处,机身可绕旋翼轴原地旋转,机身下出水管可以从水平方向到竖直向下方向旋转90°,水流喷出速度为30 m/s,不计空气阻力,取g=10 m/s2,请估算能扑灭地面上火的面积.

 

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探究能力是进行物理学研究的重要能力之一.物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关.为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系,某同学采用了下述实验方法进行探索.如图所示,先让砂轮由动力带动匀速旋转,测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据得出结论.另外已测试砂轮转轴的直径为2 cm,转轴间的摩擦力为10 N/π.经实验测得的几组ω和n如下表所示:

ω/rad·s-1

0.5

1

2

3

4

n

5.0

20

80

180

320

Ek

 

 

 

 

 

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(1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中.

(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为         .

(3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5 rad/s,则它转过45圈时的角速度为            rad/s 。

 

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如图所示,两等量异号的点电荷相距为2a,M与两点电荷共线,N位于两点电荷连线的中垂线上,两点电荷连线中点到M和N的距离都为L,且L>>a。略去(a/L)n(n≥2)项的影响,则两点电荷的合电场在M和N点的场强(   )

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A. 大小之比为2,方向相同

B. 大小之比为1,方向相反

C. 大小均与a成正比,方向相反

D. 大小均与L的平方成反比,方向相互垂直

 

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