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如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装...

如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中.一质量为m、带电荷量为+q的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小为E(E小于manfen5.com 满分网).
(1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功.
(2)证明物块离开轨道落回水平面过程的水平距离与场强大小E无关,且为一常量.

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(1)物块恰能通过圆弧最高点C时,圆弧轨道与物块间无弹力作用,物块受到的重力和电场力提供向心力,再对物块在由A运动到C的过程中,运用动能定理列式即可求解; (2)物块离开半圆形轨道后做类平抛运动,设水平位移为s,根据平抛运动的特点即可求解. 【解析】 (1)物块恰能通过圆弧最高点C时,圆弧轨道与物块间无弹力作用,物块受到的重力和电场力提供向心力 mg-Eq=m① 物块在由A运动到C的过程中,设物块克服摩擦力做的功为Wf,根据动能定理有 Eq•2R-Wf-mg•2R=mvc2-mv2② 由①②式解得Wf=mv2+(Eq-mg)R③ (2)物块离开半圆形轨道后做类平抛运动,设水平位移为s,则 水平方向有s=vCt④ 竖直方向有2R=(g-)•t2⑤ 由①④⑤式联立解得s=2R⑥ 因此,物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E无关,大小为2R. 答:(1)物块在运动过程中克服摩擦力做的功为Wf=+(Eq-mg)R (2)物块离开轨道落回水平面过程的水平距离为2R,与场强大小E无关.
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考点分析:
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(2)物块A初速度大小.

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①直流电源E:电动势约4.5V,内阻很小;
②直流电流表A1:量程0~3A,内阻0.025Ω;
③直流电流表A2:量程0~0.6A,内阻0.125Ω;
④直流电压表V:量程0~3V,内阻3kΩ;
⑤滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
⑥滑动变阻器R2:最大阻值50Ω;
⑦电键、导线若干.
(1)在可选择的,器材中应选用的电流表是______,应选用的滑动变阻器是______
(填写各器材前面的序号)
(2)实验电路应采用电流表______接法(填“内”、“外”);电阻的测量值______真实值.(填“大于”、“小于”、“等于”)
(3)如图,还有两根导线没有连接,请用钢笔画线当作导线完成实验电路.
(4)某同学按要求完成了电路连接,开关闭合前,滑动变阻器的滑动触头应置于最______端(填“左”、“右”);他闭合开关后发现电流表和电压表的均无示数,于是取下电压表,用一导线将其正接线柱与电源正极连接,用另一导线的一端接其负接线柱,导线另一端试触电流表正接线柱,电压表无示数,再试触电流表负接线柱,电压表的指针大角度偏转,并超过其量程,已知各接线柱处接触良好,故障原因是______

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某同学做“探究单摆的周期与摆长的关系“的实验时,测得重力加速度的数值明显大于当地的重力加速度的实际值.造成这一情况的可能原因是______
A.测量摆长时,把悬线状态的摆线长当成摆长
B.测量周期时,当摆球通过平衡位置时启动秒表,此后摆好球第30次通过平衡位置时制动秒表,读出经历的时间为t,并由计算式T=t/30求得周期
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D.所用摆球的质量过大.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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