【題目】如圖所示,AB為固定在豎直平面內(nèi)粗糙傾斜軌道,BC為光滑水平軌道,CD為固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道,且AB與BC通過一小段光滑弧形軌道相連,BC與弧CD相切。已知AB長(zhǎng)為L(zhǎng)=10m,傾角θ=37°,BC長(zhǎng)s=4m,CD弧的半徑為R=2m,O為其圓心,∠COD=143°。整個(gè)裝置處在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=1×103N/C。一質(zhì)量為m=0.4kg、電荷量為q=+3×10 -3C的物體從A點(diǎn)以初速度vA=15m/s沿AB軌道開始運(yùn)動(dòng)。若物體與軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,物體運(yùn)動(dòng)過程中電荷量不變。求

(1)物體在AB軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),重力和電場(chǎng)力對(duì)物體所做的總功;

(2)物體在C點(diǎn)對(duì)軌道的壓力為多少;

(3)用物理知識(shí)判斷物體能否到達(dá)D點(diǎn);

【答案】0 27N 恰能到達(dá)D點(diǎn)

【解析】試題分析:(1A→B過程,重力和電場(chǎng)力對(duì)物體做的總功:

·

2A→B過程,根據(jù)受力分析可知,物體下滑過程受到的滑動(dòng)摩擦力為:

A→B過程,由動(dòng)能定理:,可得:

B→C過程,由動(dòng)能定理:,可得:·

(也可直接從A→C全程列動(dòng)能定理,或者能量守恒)

C點(diǎn),由牛頓第二定律:,可得:

根據(jù)牛頓第三定律,物體對(duì)軌道的壓力:

3)重力和電場(chǎng)力的合力:,方向與豎直方向成斜向左下

所以D點(diǎn)即為圓周運(yùn)動(dòng)中的等效最高點(diǎn),物體到達(dá)D點(diǎn)的最小速度為:

,可得:

要到達(dá)D點(diǎn),在C點(diǎn)速度至少為.(也可用A點(diǎn)或B點(diǎn)進(jìn)行判斷)

C→D,由動(dòng)能定理:

可得:,又,所以物體恰能到達(dá)D點(diǎn)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】放在水平面上的物體,用水平推力F推它t,物體始終不動(dòng),則在這t秒內(nèi),關(guān)于合力的沖量與摩擦力沖量的大小,下列說法正確的是( )

A. 合力的沖量及摩擦力的沖量均為0

B. 合力的沖量及摩擦力的沖量均為Ft

C. 合力的沖量為0,摩擦力的沖量為Ft

D. 合力的沖量為Ft,摩擦力的沖量為0

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng),使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示。設(shè)D形盒半徑為R。若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,高頻交流電頻率為f , 則下列說法正確的是(

A.質(zhì)子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次

B.質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓大小有關(guān)

C.質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πfR

D.不改變B和f,該回旋加速器也能用于加速α粒子

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一質(zhì)量為5.0kg的平板車靜止在光滑水平地面上,平板車的上表面距離地面高為=0.8m,其右側(cè)足夠遠(yuǎn)處有一障礙物(不考慮A的大。硪毁|(zhì)量為kg可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊,以v0=8m/s的初速度從左端滑上平板車,同時(shí)對(duì)平板車施加一水平向右、大小為5N的恒力,當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到平板車的最右端時(shí),二者恰好相對(duì)靜止,此時(shí)撤去恒力,當(dāng)平板車碰到障礙物時(shí)立即停止運(yùn)動(dòng),滑塊水平飛離平板車后,恰能無碰撞地沿圓弧切線從點(diǎn)切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑,已知滑塊與平板車間的動(dòng)摩擦因數(shù),圓弧半徑為,圓弧所對(duì)的圓心角=1060,取m/s2,sin53=0.8,cos53=0.6,求:

(1)平板車的長(zhǎng)度;

(2)障礙物與圓弧左端的水平距離。

(3)滑塊在C點(diǎn)處對(duì)軌道的壓力大小是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】質(zhì)量為的汽車,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定輸出功率為,沿傾角為的斜坡由靜止開始從坡底向上運(yùn)動(dòng),汽車在運(yùn)動(dòng)過程中所受摩擦阻力大小恒為,開始時(shí)以的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)()。求:

⑴汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間;

⑵汽車所能達(dá)到的最大速率;

⑶若斜坡長(zhǎng),且認(rèn)為汽車達(dá)到坡頂之前,已達(dá)到最大速率,則汽車從坡底到坡頂需多少時(shí)間?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列各組物理量中,全部是標(biāo)量的是

A. 力、位移、加速度 B. 重力、路程、速度

C. 時(shí)間、彈力、速度 D. 質(zhì)量、時(shí)間、路程

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】質(zhì)量為的帶電小球以初速度水平拋出,經(jīng)過時(shí)間后進(jìn)入方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),再經(jīng)過時(shí)間速度方向重新變?yōu)樗,已知初末位置分別為A點(diǎn)和C點(diǎn),經(jīng)B點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)。下列分析正確的是

A. 電場(chǎng)力大小為2mg

B. AC的運(yùn)動(dòng)過程,小球動(dòng)量守恒

C. 小球從AB與從BC的速度變化相同

D. AC的高度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列幾組全是矢量的是(  )

A. 加速度、速度變化量、速度

B. 路程、時(shí)間、位移

C. 位移、時(shí)間、速度

D. 速度、路程、加速度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是( )

A. 繞月球飛行的嫦娥一號(hào)中的物體不存在慣性

B. 同一宇航員在地球表面與在空間站里慣性相同

C. 靜止的火車啟動(dòng)時(shí),速度變化慢,是因?yàn)殪o止的物體慣性大的緣故

D. 運(yùn)動(dòng)越快的汽車越不容易停下來,是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)快的物體慣性大的緣故

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