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3.如圖所示,絕緣水平面上的AB區(qū)域寬度為d,帶正電、電量為q的小滑塊以大小為v0的初速度從A點進入AB區(qū)域,當滑塊運動至區(qū)域的中點C時,速度大小為vC=$\frac{\sqrt{3}}{2}$v0,從此刻起在AB區(qū)域內加上一個水平向左的勻強電場,電場強度E保持不變,并且區(qū)域外始終不存在電場.

(1)絕緣水平面與小滑塊間的摩擦力;
(2)若加電場后小滑塊受到的電場力與滑動摩擦力大小相等,求滑塊離開AB區(qū)域時的速度.
(3)要使小滑塊在AB區(qū)域內運動的時間到達最長,電場強度E應滿足什么條件?

分析 (1)滑塊從A點運動至C點過程,由動能定理可以求出滑動摩擦力大;
(2)分別對AC及CB過程根據動能定理列出動能定理方程,聯立即可解得B點的速度;
(3)要使小滑塊運動時間最長,則小球應從A點離開,利用動能定理可求得電場強度E應滿足的條件.

解答 解:(1)設滑塊所受滑動摩擦力大小為f,則滑塊從A點運動至C點過程,由動能定理得:
-f•$\fracnztbx7v{2}$=$\frac{1}{2}$mvC2-$\frac{1}{2}$mv02,①
解得:f=$\frac{m{v}_{0}^{2}}{4d}$
(2)假設最后滑塊從B點離開AB區(qū)域,則滑塊從C點運動至B點過程,由動能定理得:
(qE1+f)$\fracj577xrt{2}$=$\frac{1}{2}$m(vc2-vB2)②
將vc=$\frac{\sqrt{3}}{2}{v}_{0}$、qE1=f,代入解得:vB=$\frac{1}{2}$v0,③
由于滑塊運動至B點時還有動能,因此滑塊從B點離開AB區(qū)域,速度大小為$\frac{1}{2}{v}_{0}$,方向水平向右.
(3)要使小滑塊在AB區(qū)域內運動的時間到達最長,必須使滑塊運動至B點停下,然后再向左加速運動,最后從A點離開AB區(qū)域.滑塊從C點運動至B點過程,由動能定理得:(qE2+f)$\fracfbbt5lt{2}$=$\frac{1}{2}$mvc2,④
由①④兩式可得電場強度:E2=$\frac{m{v}_{0}^{2}}{2qd}$ ⑤
答:
(1)滑塊受到的滑動摩擦力大小為$\frac{m{v}_{0}^{2}}{4d}$;
(2)若加電場后小滑塊受到的電場力與滑動摩擦力大小相等,滑塊離開AB區(qū)域時的速度為$\frac{1}{2}$v0,方向水平向右;
(3)要使小滑塊在AB區(qū)域內運動的時間到達最長,電場強度E應是$\frac{m{v}_{0}^{2}}{2qd}$.

點評 本題考查了動能定理的應用,解題的重點在于能否理解物體的運動過程,能正確的選擇合適的過程建立動能定理表達式.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

13.在“練習使用多用電表”實驗中.

(1)某同學欲測一節(jié)干電池的電壓,下述操作正確的是B(填字母)
A.歐姆調零、選擇檔位、表筆接觸電池兩極(其中紅表筆接觸正極)、讀數
B.機械調零、選擇檔位、表筆接觸電池兩極(其中紅表筆接觸正極)、讀數
C.選擇檔位、機械調零、表筆接觸電池兩極(其中黑表筆接觸正極)、讀數
D.選擇檔位、歐姆調零、表筆接觸電池兩極(其中黑表筆接觸正極)、讀數
(2)該同學欲測量如圖甲所示插座的電壓,則應把多用電表的選擇開關打到如圖乙所示的H位置,(選填A、B、C、…、Q字母)
(3)經過正確操作后,電表指針如圖所示,則插座的電壓為200.0V.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.飛機以100m/s的水平速度勻速飛行,某時刻讓A物體被落下,相隔1s又讓B物體落下,不計空氣阻力,在以后的運動中,關于A物體與B物體的相對位置關系,正確的是( 。
A.A物體在B物體的前下方
B.A物體在B物體的后下方
C.A物體在B物體的正上方,兩球間的距離保持不變
D.A物體在B物體的正下方,兩球間的距離逐漸增大

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.下列屬于基本物理量單位的是( 。
A.kg、A、m/sB.Ω、V、sC.W、s、JD.s、kg、m

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

18.某同學用圖(1)所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽.實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡.重復上述操作10次,得到10個落點痕跡.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡.重復這種操作10次.圖(1)中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點.B球落點痕跡如圖(2)所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零點與O點對齊.

(1)關于實驗中必須滿足的條件,下列說法正確的是
A.A球的質量不小于B球的質量
B.斜槽末端必須水平
C.斜面必須光滑
D.碰撞必須是對心正碰
(2)碰撞后B球的水平射程應取為85.5cm.
(3)在以下選項中,哪些是本次實驗必須進行的測量?答:ABD(填選項號).
A.水平槽上未放B球時,測量A球落點位置到O點的距離
B.A球與B球碰撞后,測量A球落點位置到O點的距離
C.測量A球或B球的直徑
D.測量A球和B球的質量(或兩球質量之比)
E.測量G點相對于水平槽面的高度.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

8.下面是關于“探究求合力的方法”的實驗.
(1)某同學的實驗操作主要步驟如下:
A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上;
B.用圖釘把橡皮筋的一端固定在板上的A點,在橡皮筋的另一端拴上兩條細繩,細繩的另外一端系著繩套;
C.用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸長,結點到達某一位置O,記錄下O點的位置,讀出兩個彈簧測力計的示數;
D.按選好的標度,用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出合力F;
E.只用一個彈簧測力計,通過繩套拉橡皮筋使其伸長,讀出彈簧測力計的示數,記下細繩的方向,按照同一標度作出這個力F′的圖示;
F.比較力F′和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結論.
上述步驟中,有重要遺漏的步驟的序號是CE.
(2)如圖所示為利用實驗記錄的結果作出的圖,則圖中的F是F1和F2的合力理論值,F′是力F1和F2的等效合力的實際測量值.

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15.如圖所示,用“碰撞試驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系.
(1)試驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通過僅C(填選項前的序號),間接地解決這個問題.
A.小球開始釋放高度h             
B.小球拋出點距地面得高度H
C.小球做平拋運動的射程
(2)圖1中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影.實驗時,先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP.然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復.接下來要完成的必要步驟是ACE(填選項前的符號)
A.用天平測量兩個小球的質量m1、m2
B.測量小球m1開始釋放高度h
C.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N
D.測量拋出點距地面的高度H
E.測量平拋射程OM、ON
(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為m1OP=m1OM+m2ON(用(2)中測量的量表示);若碰撞是彈性碰撞.那么還應滿足的表達式為m1OP2=m1OM2+m2OP2    (用(2)中測量的量表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.一輛大客車正在以v0=20m/s的速度勻速行駛.突然,司機看見車的正前方x0=50m處有一只小狗,如圖所示.司機立即采取制動措施,司機從看見小狗到開始制動,客車的反應時間為△t=0.5s,設客車制動后做勻減速直線運動.為了保證小狗的安全,客車制動的加速度至少為多大( 。僭O這個過程中小狗一直未動)
A.2 m/s2B.4 m/s2C.5 m/s2D.6 m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.如圖所示,一小型發(fā)電廠通過升壓.降壓變壓器把電能輸送給用戶.已知發(fā)電廠的輸出功率為50kW,輸出電壓為500V,升壓變壓器原.副線圈匝數比為1:5,兩個變壓器間輸電導線的總電阻R=15Ω,降壓變壓器的輸出電壓為220V.不計輸電過程中電抗造成電壓的損失,變壓器均視為理想變壓器.則下列說法不正確是(  )
A.輸電導線上損失的電壓為300V
B.降壓變壓器原線圈的功率為46kW
C.降壓變壓器原副線圈匝數之比為10:1
D.若用戶安裝的都是“220V 40W”的日光燈,則允許同時開1100盞燈讓其正常發(fā)光

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