3.如圖所示,空間有豎直方向的勻強電場(陽圖中未畫出),一帶正電的小球質(zhì)量為m,在豎直平面內(nèi)沿與水平方向成30°角的虛線MN以速度v0斜向上做勻速運動.當(dāng)小球經(jīng)過O點時突然將電場方向旋轉(zhuǎn)一定的角度,電場強度大小不變,小球仍沿MN方向做直線運動,選O點電勢為零,重力加速度為g,則( 。
A.原電場方向豎直向下
B.改變后的電場方向垂直于MN
C.電場方向改變后,小球的加速度大小為g
D.電場方向改變后,小球的最大電勢能為$\frac{m{{v}_{0}}^{2}}{4}$

分析 由題,小球由O點開始做勻速運動,則受力平衡,由平衡條件求解電場力,再求出場強.
根據(jù)U=Ed求出MN兩點的電勢差,d是兩點沿電場方向的距離.

解答 解:A、由題意可知,小球只受到重力與電場力,做勻速直線運動,所以它受到的合力為0,電場力與重力是一對平衡力.所以電場力的大小也是mg,方向與拉力重力的方向相反.則勻強電場的電場強度大小 E=$\frac{mg}{q}$.帶正電的小球受到的電場力的方向與電場的方向相同,所以電場的方向豎直向上.故A錯誤;
B、改變電場的方向后,電場力沿垂直于MN方向的分力必須與重力沿垂直于MN方向的分力大小相等,電場力與重力的合力的方向才能沿MN(或沿NM的方向),可知此時:qE•sinθ=mgcos30°
可知此時電場力的方向與mn之間的夾角為60°,如圖.故B錯誤;

C、電場方向改變后,小球受到的合力:F=mgsin30°+qEcosθ
又:ma=F
聯(lián)立得小球的加速度大小為:a=g.故C正確;
D、小球向上運動,當(dāng)速度等于0時,電勢能最大,最大等于克服電場力做的功.設(shè)沿MN小球向上運動的最大位移為x,由動能定理得:
$-qE•cosθ•x-mgsin30°=0-\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
小球的最大電勢能:EPm=qEcosθ•x
聯(lián)立得:${E}_{Pm}=\frac{m{v}_{0}^{2}}{4}$.故D正確.
故選:CD

點評 本題是帶電體在電場中勻速運動問題,運用力學(xué)中物體平衡的解題思路進(jìn)行分析.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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12.在做“研究平拋物體的運動”的實驗中,采用了如圖1所示的裝置.

(1)實驗前應(yīng)對實驗裝置反復(fù)調(diào)節(jié),直到斜槽末端切線水平.每次讓小球從斜槽上同一位置由靜止釋放,是為了保證小球拋出時初速度相同.
(2)如圖2所示是在一次實驗中用的方格紙,方格邊長L=5cm,通過實驗,記錄了小球在運動途中的三個位置,如圖所示,已知小球質(zhì)量m=2kg,則該小球做平拋運動的初速度大小為1.5m/s,小球經(jīng)過B點時重力的功率為40W.(g取10m/s2 )

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13.如圖所示,一個傾角為α的直角斜面體靜置于光滑水平面上,斜面體質(zhì)量為M,頂端高度為h.今有一質(zhì)量為m的小物體,沿光滑斜面下滑,當(dāng)小物體從斜面頂端自由下滑到底端時,下列說法正確的是( 。
A.小物體在水平方向上的位移是斜面體位移的$\frac{M}{m}$倍
B.小物體與斜面體的位移之和為$\frac{h}{tanα}$
C.小物體沿水平方向位移為$\frac{mh}{(M+m)tanα}$
D.小物體沿水平方向位移為$\frac{Mh}{(M+m)tanα}$

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.如圖所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置,一勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌的上端M與P之間連接阻值為R=0.40Ω的電阻,質(zhì)量為m=0.01kg、電阻為r=0.30Ω的金屬棒ab緊貼在導(dǎo)軌上,現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑,下滑過程中ab始終保持水平,且與導(dǎo)軌接觸良好,其下滑距離x與時間t的關(guān)系如下表所示,導(dǎo)軌電阻不計,g=10m/s2,則( 。
時間t(s)00.10.20.30.40.50.60.7
下滑距離s(m)00.10.30.71.42.12.83.5
A.磁感應(yīng)強度B的大小為0.1T
B.在t=0.7s時,金屬棒ab兩端的電壓值為0.7V
C.在前0.7s的時間內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.06J
D.在前0.4s的時間內(nèi),通過金屬棒ab的電荷量為0.2C

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

18.如圖所示,單位長度電阻相等的直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B,方向平行于bc邊水平向右.a(chǎn)b=4L,bc=3L,金屬框總電阻為R.求:
(1)若金屬框繞bc邊以角速度ω按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動時,ab兩點間的電勢差Uab是多少?a、b兩點哪點電勢高?
(2)若金屬框繞ab邊以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動一周,ab邊上產(chǎn)生的焦耳熱是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.下列說法正確的是( 。
A.電場是假想的,并不是客觀存在的物質(zhì)
B.描述電場的電場線是客觀存在的
C.只有體積很小的帶電體,才能看做點電荷
D.只要穿過閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化,閉合電路中就有感應(yīng)電流

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15.物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識,推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命,促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步,下列說法正確的是( 。
A.庫侖認(rèn)為電荷之間的相互作用是通過場來傳遞的,他以驚人的想象力創(chuàng)造性的用“力線”形象的描述場
B.法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象,使電能的大規(guī)模利用成為可能,人類從此步入文明的電氣化時代
C.貝克勒爾通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗,發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的,并測出了該粒子的比荷
D.盧瑟福通過α粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

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12.關(guān)于人造地球衛(wèi)星,下列說法正確的是( 。
A.運行的軌道半徑越大,線速度也越小
B.其發(fā)射速度可以達(dá)到16.7 km/s
C.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時的速度不能大于7.9 km/s
D.衛(wèi)星在降落過程中向下減速時處于超重狀態(tài)

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13.下列說法正確的是(  )
A.只要物體所受的合外力不為0,它就做曲線運動
B.做曲線運動的物體,例如勻速圓周運動,速度是可以不變的
C.物體做曲線運動,速度方向與其運動軌跡無關(guān)
D.做曲線運動的物體,它的加速度可以是恒定的

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