【題目】小車上有一個(gè)固定支架,支架上用長為的絕緣細(xì)線懸掛質(zhì)量為m、電量為q的小球,處于水平方向的勻強(qiáng)電場中。小車在距離矮墻x處,向著矮墻從靜止開始做加速度a勻加速運(yùn)動(dòng),此時(shí),細(xì)線剛好豎直,如圖所示。當(dāng)小車碰到矮墻時(shí),立即停止運(yùn)動(dòng),且電場立刻消失。已知細(xì)線最大承受拉力為7mg。

1)求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度;

2)若小球能通過最高點(diǎn),寫出最高點(diǎn)時(shí)細(xì)線的拉力與x的關(guān)系式;

3)若要使細(xì)線不斷裂也不松弛,確定x的取值范圍。

【答案】1;(2;(3

【解析】

試題對小球受重力mg、細(xì)線的拉力T和電場力qE作用,根據(jù)牛頓第二定律可知qEma

解得勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為:E

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,當(dāng)小車碰到矮墻瞬間小球的速度為:v1

小車停止運(yùn)動(dòng)后,小球受mg、細(xì)線的拉力T作用,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)只有重力mg做功,根據(jù)動(dòng)能定理有:-2mgL

在小球運(yùn)動(dòng)至圓軌跡最高點(diǎn)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有:Tmg

聯(lián)立以上各式解得:T5mg

若小球僅在下半圓周內(nèi)擺動(dòng),則:mgL≥

解得:x≤

此情況中,在最低點(diǎn)有:Tmg

解得:T3mg7mg,符合題意要求

若小球完成完整的圓周運(yùn)動(dòng),則:T25mg≥0

且:T1mg≤7mg

聯(lián)立以上各式解得:≤x≤

所以要使細(xì)線不斷裂也不松弛, x的取值范圍為:x≤≤x≤

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】粗糙絕緣的水平桌面上,有兩塊豎直平行相對而立的金屬板A、B。板間桌面上靜止著帶正電的物塊,如圖所示,當(dāng)兩金屬板加圖所示的交變電壓時(shí),設(shè)直到t1時(shí)刻物塊才開始運(yùn)動(dòng),(最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力可認(rèn)為相等),則(   )

A. 0~t1時(shí)間內(nèi),物塊受到逐漸增大的摩擦力,方向水平向左

B. t1t3時(shí)間內(nèi),物塊受到的摩擦力先逐漸增大,后逐漸減小

C. t3時(shí)刻物塊的速度最大

D. t4時(shí)刻物塊的速度最大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,平行板電容器與電動(dòng)勢為 E′的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接,下極板接地,靜電計(jì)所帶電荷量 很少,可被忽略.一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的 P 點(diǎn).現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小 段距離,則說正確的是( )

A. 平行板電容器的電容將變小

B. 靜電計(jì)指針張角變小

C. 平行板電容器的電量不變

D. 若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開,再將下極板向下移動(dòng)一小段距離,則帶電油滴所受電場力變小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球(可看作質(zhì)點(diǎn))在豎直放置的半徑為R的固定光滑圓環(huán)軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng).若小球通過最高點(diǎn)時(shí)的速率為v0,下列說法中正確的是(   )

A. 小球在最高點(diǎn)時(shí)只受到重力作用

B. 小球在最高點(diǎn)對圓環(huán)的壓力大小為2mg

C. 小球繞圓環(huán)一周的時(shí)間等于2πR/v0

D. 小球經(jīng)過任一直徑兩端位置時(shí)的動(dòng)能之和是一個(gè)恒定值

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于波的干涉、衍射等現(xiàn)象,下列說法正確的是______________(選對1個(gè)得2分,選對2個(gè)得4分,選對3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)

A. 當(dāng)波源與觀測者相互靠近時(shí),觀測者接收到的振動(dòng)頻率大于波源發(fā)出波的頻率

B. 在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用紫光作為光源,遮住其中一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)間距相等的條紋

C. 某人在水面上方觀察水底同位置放置的紅、黃、綠三盞燈時(shí),看到綠燈距水面最近

D. 照相機(jī)鏡頭前的增透膜、信號在光導(dǎo)纖維內(nèi)的傳播都是利用了光的全反射原理

E. 電磁波與聲波由空氣進(jìn)入水中時(shí),電磁波波長變短,聲波波長變長

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】甲乙兩人做拋球游戲,如圖所示,甲站在一輛平板車上,車與水平地面間的摩擦不計(jì)。甲與車的總質(zhì)量M=50kg,另有一質(zhì)量m=2kg的球,乙站在車對面的地上,身旁有若干質(zhì)量不等的球。開始車靜止,甲將球以速度v(相對于地面)水平拋給乙,乙接到拋來的球后,馬上將另一只質(zhì)量為m/=2m的球以相同速率v水平拋回給甲,甲接到球后,再以速率v將此球水平拋給乙,這樣反復(fù)進(jìn)行,乙每次拋回給甲的球的質(zhì)量都等于他接到球的質(zhì)量的2倍,求:

(1)甲第一次拋出球后,車的速度多大?

(2)甲第二次拋出球后,車的速度多大?

(3)從第一次算起,甲拋出多少個(gè)球后,再不能接到乙拋回來的球。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在一根水平直桿上套著兩個(gè)輕環(huán),在環(huán)下用兩根等長的輕繩拴著一個(gè)重物。把兩環(huán)分開放置,靜止時(shí)桿對a環(huán)的摩擦力大小為Ff,支持力為FN。若把兩環(huán)距離稍微約縮短一些,系統(tǒng)仍處于靜止?fàn)顟B(tài),則( )

A. FN變小 B. FN不變 C. Ff變小 D. Ff變大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)要測量一個(gè)由均勻新材料制成的圓柱體的電阻,電阻大約為2左右,為精確地測量其電阻,可供選擇的器材如下:

電流表量程,內(nèi)阻約為;

電流表量程,內(nèi)阻約為

電壓表量程,內(nèi)阻;

電壓表量程,內(nèi)阻約為

定值電阻

滑動(dòng)變阻器最大阻值為;

滑動(dòng)變阻器最大阻值為

電源電動(dòng)勢約為,內(nèi)阻約為

開關(guān),導(dǎo)線若干

1為了使測量盡量準(zhǔn)確,測量時(shí)電表讀數(shù)不得小于其量程的,電壓表應(yīng)選 ,電流表應(yīng)選 ,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 填器材代號

2根據(jù)你選擇的器材,請?jiān)诰框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖用所選器材的符號表示

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖是回旋加速器的示意圖,其核心部分是兩個(gè)半徑為RD形金屬盒,兩金屬盒表面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直,并分別與一個(gè)高頻電源兩端相連.現(xiàn)用它來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的微觀粒子(忽略相對論效應(yīng)),則下列說法正確的是( 。

A. 要使回旋加速器正常工作,高頻電源的頻率應(yīng)為

B. 輸出粒子獲得的最大動(dòng)能為

C. 要提高粒子輸出時(shí)的最大速度,需提高電源的電壓

D. 若先后用來加速氘核和氦核,則必須調(diào)整電源的頻率

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