【題目】如圖所示,絕緣直桿長(zhǎng)為L2m,與水平面成30°角放置,一端固定一個(gè)電荷量為Q=+2.0×105C的點(diǎn)電荷,中間有孔的兩個(gè)滑塊A、B(可看作質(zhì)點(diǎn))套在絕緣桿上,兩滑塊與絕緣桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等;瑝K B所帶電荷量為q=+4.0×105C,滑塊A不帶電,A、B之間絕緣,A、B的質(zhì)量分別為0.80kg、0.64 kg。開(kāi)始時(shí)兩滑塊靠在一起保持靜止?fàn)顟B(tài),且此時(shí)A、B與直桿間恰無(wú)摩擦力作用。為使A沿直桿始終做加速度為a1.5m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),現(xiàn)給A施加一沿直桿向上的力F,當(dāng)A向上滑動(dòng)0.2m后,力F的大小不再發(fā)生變化。A運(yùn)動(dòng)到絕緣桿頂端時(shí),撤去外力F。(靜電力常量k9.0×109N·m2/C2,g10 m/s2)求:

(1)開(kāi)始時(shí)未施加力F,滑塊B與直桿底端點(diǎn)電荷之間的距離;

(2)滑塊與直桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)

(3)A向上滑動(dòng)0.2m的過(guò)程中庫(kù)侖力做的功為1.2J,在A由靜止開(kāi)始到運(yùn)動(dòng)至絕緣桿頂端的過(guò)程中,力F對(duì)A做的總功。

【答案】(1)1.0 m; (2 ;(3)6.05 J

【解析】1A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),與桿之間無(wú)摩擦力作用。設(shè)B與點(diǎn)電荷間距離為L1

則庫(kù)侖斥力

A、B整體為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件得:

聯(lián)立解得:

2A施加力F后,A、B沿直桿向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),庫(kù)侖斥力逐漸減小,A、B之間的彈力也逐漸減小.當(dāng)點(diǎn)電荷與B間距離為L2時(shí),A、B兩者間彈力減小到零,此后兩者分離,力F變?yōu)楹懔,則分離時(shí)刻的庫(kù)侖斥力為

B與點(diǎn)電荷間的距離

B為研究對(duì)象,由牛頓第二定律有:

聯(lián)立解得

3設(shè)AB整體做勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程末速度為v1,力F做的功為W1,由動(dòng)能定理有

由題意知

重力做負(fù)功

摩擦力做負(fù)功

已知A做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

聯(lián)立解得

A、B分離后,A繼續(xù)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

A為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得

得到

分離后A上滑0.8m才能到達(dá)絕緣桿頂端,這個(gè)過(guò)程F做的功為:

所以

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列關(guān)于矢量和標(biāo)量的說(shuō)法中正確的是

A. 矢量和標(biāo)量的區(qū)別就是方向,一個(gè)物理量如果是矢量,去掉方向該物理量可能就是標(biāo)量

B. 矢量一定是有方向的

C. 有些標(biāo)量的正負(fù)號(hào)表示大小

D. 速度變化量是標(biāo)量

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌MNPQ所在平面與水平面成θ角,M、P之間接一個(gè)阻值為R的定值電阻,阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好,其他部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上。t0時(shí)對(duì)金屬棒施加一個(gè)平行于導(dǎo)軌的外力F,棒由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng),通過(guò)R的電荷量q隨時(shí)間的二次方t2的變化關(guān)系如圖乙所示。圖中關(guān)于穿過(guò)回路abPMa的磁通量Φ、金屬棒ab加速度a、金屬棒受到的外力F、通過(guò)棒的電流I隨時(shí)間t變化的圖像正確的是(  )

A. B. C. D.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列根據(jù)給出的速度和加速度的正負(fù),對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷正確的是(

A. v0<0,a>0,物體做加速運(yùn)動(dòng)

B. v0>0,a<0,物體做減速運(yùn)動(dòng)

C. v0<0,a<0,物體做加速運(yùn)動(dòng)

D. v0<0,a=0,物體做勻速運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示的天平可用來(lái)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度,天平的右臂下面掛有一個(gè)矩形線圈,寬L,N,線圈下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直紙面,當(dāng)線圈中通有電流I時(shí),方向如圖,在天平左右兩盤各加質(zhì)量分別為m1、m2的砝碼,天平平衡,當(dāng)電流反向時(shí)(大小不變),右盤再加上質(zhì)量為m的砝碼后,天平重新平衡,試:

(1)判定磁場(chǎng)的方向并推導(dǎo)磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式

(2)當(dāng)L=0.1m; N=10; I=0.1A;m=9×10-3kg時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,放在光滑水平地面上的小車固定一個(gè)金屬制成的U形管,小車連同U形管質(zhì)量為M,U形管底部呈半圓形,內(nèi)部光滑。質(zhì)量為m(M3m)的光滑小球直徑略小于U形管內(nèi)徑,以水平初速度v0U形管下口內(nèi)射入,小球速度改變180°角后從上管口射出,

整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程重力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)影響忽略不計(jì)。

(1)當(dāng)小球從U形管中射出時(shí),小球和小車的速度各是多大?

(2)當(dāng)小球經(jīng)過(guò)U形管底部半圓最左端時(shí),小球的速度是多大?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,一輕繩通過(guò)無(wú)摩擦的小定滑輪O與小球B連接,另一端與套在光滑豎直桿上的小物塊A連接,桿兩端固定且足夠長(zhǎng),物塊A由靜止從圖示位置釋放后,先沿桿向上運(yùn)動(dòng).設(shè)某時(shí)刻物塊A運(yùn)動(dòng)的速度大小為vA,小球B運(yùn)動(dòng)的速度大小為vB,輕繩與桿的夾角為θ.

A. vA=vBcosθ

B. vB=vAcosθ

C. A物體上升過(guò)程中繩中張力不變

D. A上升過(guò)程中,繩中張力始終小于B的重力

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】(18分)豎直放置的平行光滑金屬導(dǎo)軌,其電阻不計(jì),磁場(chǎng)方向如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,有兩根相同的導(dǎo)體棒abcd,長(zhǎng)0.2m,電阻0.1Ω,重0.1N,現(xiàn)用力向上拉動(dòng)導(dǎo)體ab,使之勻速上升(與導(dǎo)軌接觸良好)。此時(shí)cd恰好靜止不動(dòng),

求:

(1)ab受到的拉力大;

(2)ab向上的速度;

(3)在2s內(nèi),拉力做功轉(zhuǎn)化的電能;

(4)在2s內(nèi),拉力做的功。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一束入射光AO從某種介質(zhì)以入射角α射入空氣,以O(shè)點(diǎn)為圓心,R1為半徑畫(huà)圓C1與折射光線OB交于M點(diǎn),過(guò)M點(diǎn)向兩介質(zhì)的交界面作垂線與入射光線AO的延長(zhǎng)線交于N點(diǎn),以O(shè)點(diǎn)為圓心,ON為半徑畫(huà)另一個(gè)圓C2,測(cè)得該圓的半徑為R2,下列判斷正確的是(

A.該介質(zhì)的折射率為

B.若光由介質(zhì)射入空氣發(fā)生全反射,則臨界角為arcsin

C.若過(guò)圓C1與界面的交點(diǎn)D作界面的垂線交圓C2于P點(diǎn),則OP與法線所夾的銳角等于全反射的臨界角

D.若入射光的強(qiáng)度保持不變,逐漸增大入射角α,則折射光的強(qiáng)度將逐漸增加

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