10.如圖所示,光滑絕緣斜面AB長(zhǎng)度L=2m,傾角為37°,有一個(gè)質(zhì)量m=0.1kg,電荷量q=l×10-4C帶電小球,置于斜面頂端A點(diǎn),當(dāng)沿水平向右方向加有一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),帶電小球恰好能靜止在斜面上.從某時(shí)刻開始,該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不變,大小變化為原來(lái)的$\frac{1}{3}$,小球便開始下滑,先沿斜面運(yùn)動(dòng)到底端B點(diǎn),再進(jìn)入一段放置在豎直平面內(nèi),半徑為R=lm的光滑半圓管道BCD,C點(diǎn)為管道的中點(diǎn)(假設(shè)小球經(jīng)過B點(diǎn)前后機(jī)械能無(wú)損失),求:
(1)原來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度大;
(2)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小;
(3)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)管壁的作用力.(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

分析 (1)當(dāng)帶正電荷的物體在電場(chǎng)中靜止于光滑絕緣斜面頂端,因此對(duì)其受力分析,利用力的處理來(lái)確定電場(chǎng)力的大小,從而算出電場(chǎng)強(qiáng)度大。
(2)當(dāng)改變電場(chǎng)強(qiáng)度后,再牛頓運(yùn)動(dòng)定律可求出物體的加速度,從而利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可算出滑到B的速率.
(3)由動(dòng)能定理求出小球到達(dá)C點(diǎn)的速度,然后由牛頓第二定律求出作用力.

解答 解:(1)開始小球保持靜止,小球處于平衡狀態(tài),
由平衡條件得:mgtan37°=qE,
代入數(shù)據(jù)解得:E=7.5×103N/C;
(2)小球從A到B過程,由動(dòng)能定理得:
mgLsin37°-$\frac{1}{3}$qELcos37°=$\frac{1}{2}$mvB2-0,
代入數(shù)據(jù)解得:vB=4m/s;
(3)小球沿半圓管從B到C過程,
由動(dòng)能定理得:mgR-$\frac{1}{3}$qER=$\frac{1}{2}$mvC2-$\frac{1}{2}$mvB2,
在C點(diǎn),由牛頓第二定律得:
F+$\frac{1}{3}$qE=m$\frac{{v}_{C}^{2}}{R}$,
代入數(shù)據(jù)解得:F=2.85N,
由牛頓第三定律可知,小球在C點(diǎn)對(duì)管壁的作用力F′=F=2.85N,方向:水平向左;
答:(1)原來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為7.5×103N/C;
(2)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為4m/s;
(3)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)管壁的作用力大小為2.85N,方向:水平向左.

點(diǎn)評(píng) 帶電物體處于三力平衡狀態(tài),利用力的平行四邊形去處理力.在物體下落過程中用動(dòng)能定理,要注意電場(chǎng)力做功與沿電場(chǎng)力的位移有關(guān),就像重力做功與高度相關(guān)一樣.

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:解答題

8.一細(xì)管子完成半徑為R=1m的圓環(huán),另一質(zhì)量為m=0.5kg的小球,小球半徑比管子內(nèi)徑略小些,小球沿管子內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng),求下列情況下小球的速度大小
(1)經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)對(duì)管子壁無(wú)壓力;
(2)經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)對(duì)管子的上壁有大小為1N的壓力;
(3)經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)對(duì)管子下壁有大小為1N的壓力.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

1.如圖所示的電路中,輸入電壓U恒為12V,燈泡L標(biāo)有“6V 12W”字樣,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻RM=0.5Ω.若燈泡恰能正常發(fā)光且電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),以下說法中正確的是( 。
A.電動(dòng)機(jī)的輸入功率是12WB.電動(dòng)機(jī)的輸出功率是12W
C.電動(dòng)機(jī)的熱功率是12WD.整個(gè)電路消耗的電功率是22W

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

18.穿過掛有重物的光滑動(dòng)滑輪的繩子兩端分別固定于兩堵豎直墻上A、B兩點(diǎn),如圖所示.已知B點(diǎn)在A點(diǎn)之上,在把B端緩慢向下移動(dòng)到C點(diǎn)的過程中,兩墻之間繩子的總長(zhǎng)保持不變,繩上的拉力大。ā 。
A.先變小,后變大B.先變大,后變小C.不斷變小D.保持不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

5.如圖所示,曲線表示關(guān)于x軸對(duì)稱的兩條等勢(shì)線,已知A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA=0.6V,φC=0.2V,B點(diǎn)是AC的中點(diǎn).則下列說法中正確的是( 。
A.A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小于C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)B.B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向指向算軸負(fù)方向
C.B點(diǎn)的電勢(shì)φB=0.4VD.正電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn),電勢(shì)能減少

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

15.用兩根足夠長(zhǎng)的粗糙金屬條折成“「”型導(dǎo)軌,右端水平,左端豎直,與導(dǎo)軌等寬的粗糙金屬細(xì)桿ab、cd和導(dǎo)軌垂直且接觸良好.已知ab、cd桿的質(zhì)量、電阻值均相等,導(dǎo)軌電阻不計(jì),整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)ab桿在水平拉力F作用下沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿沿軌道向下運(yùn)動(dòng),以下說法正確的是(  )
A.cd桿一定向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.cd桿一定向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.F做的功等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱與ab桿克服摩擦做功之和
D.F的功率等于ab桿上的焦耳熱功率與摩擦熱功率之和

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

2.在“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”的實(shí)驗(yàn)中,連接的電路如圖所示,若閉合開關(guān)時(shí),靈敏電流計(jì)指針向左轉(zhuǎn),則:
(1)保持開關(guān)閉合,把A從B中撥出,電流計(jì)指針向右轉(zhuǎn);
(2)保持開關(guān)閉合,把滑動(dòng)變阻器的滑片向左端滑動(dòng),電流計(jì)指針向右轉(zhuǎn).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

19.如圖所示,直角三角板緊貼在固定的刻度尺上方,使三角板沿刻度尺水平向右勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí),一支鉛筆沿著三角板直角邊,從最下端由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng).關(guān)于鉛筆筆尖的運(yùn)動(dòng),下列判斷正確的是( 。
A.筆尖的軌跡是一條傾斜的直線
B.筆尖的軌跡是一條拋物線
C.在運(yùn)動(dòng)過程中,筆尖運(yùn)動(dòng)的速度方昀始終保持不變
D.在運(yùn)動(dòng)過秤中,筆尖遠(yuǎn)動(dòng)的加速度方向始終不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

20.放在光滑水平面上的物體受到水平向右的力F1和水平向左的力F2,原先F1>F2,物體從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)后,在F1的大小逐漸減小,直到等于F2的過程中,下列說法正確的是( 。
A.物體向左運(yùn)動(dòng),速度逐漸增大B.物體向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸增大
C.物體向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸減小D.物體向右運(yùn)動(dòng),加速度逐漸減小

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