【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi)有水平向右、場強為 E=1×104N/C 的勻強電場.有一根長L=2m的絕緣細線,一端固定在O點,另一端系質(zhì)量為 0.04kg的帶電小球,小球靜止時細線與豎直方向成 37°角.如果突然給小球施加一個沿著圓弧切線方向的外部作用,使小球獲得沿圓弧切線方向的初速度v0,之后小球恰好能夠繞O點在豎直平面內(nèi)完成圓周運動.設(shè)小球原本靜止時的位置電勢φ=0,取靜止時所在水平平面為零重力勢能面,g=10m/s2,下列說法正確的是(

A.小球所帶電量為 q=3×10-4C

B.小球所獲得的初動能為 2.5J

C.小球在圓周運動的過程中機械能最小值是1.54J

D.小球在圓周運動的機械能最大值是2.5J

【答案】BC

【解析】

A. 小球靜止時,對小球進行受力分析如圖所示,

可得:

mgtan37=qE

解得小球的帶電量為:

q=3×105C,

A錯誤;

B. 由于重力和電場力都是恒力,所以它們的合力也是恒力,在圓上各點中,小球在平衡位置A點的勢能(重力勢能和電勢能之和)最小,在平衡位置的對稱點B點,小球的勢能最大,由于小球總能量不變,所以在B點的動能最小,對應(yīng)速度最小,在B點,小球受到的重力和電場力的合力作為小球做圓周運動的向心力,而繩子的拉力恰為零,有:

所以B點的動能為:

A點到B點,根據(jù)動能定理:

代入數(shù)據(jù)解得:

Ek0=2.5J

B正確;

C.由于總能量保持不變,所以小球在圓上最左側(cè)的C點時,電勢能最大,機械能最小。小球在A點的重力勢能為0,所以小球在B點的機械能為2.5J,小球從A運動到C,電場力做功為:

W=qEL(1+sin37)=0.96J

小球恰能做圓周運動的機械能最小值為:Emin=E-W=2.5J-0.96J=1.54J,故C正確;

D. 小球從A點到圓周最左端電場力做正功最多,機械能增大做多,所以運動到圓周最左端時機械能最大,機械能最大值大于2.5J,故D錯誤。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一質(zhì)量m=1kg的小物塊(可視為質(zhì)點),放置在質(zhì)量M=4kg的長木板左側(cè)。長木板放置在光滑的水平面上初始時,長木板與物塊一起以水平速度=2m/s向左勻速運動,在長木板的左端上方固定著一障礙物A,當物塊運動到障礙物A處時與A發(fā)生彈性碰撞(碰撞時間極短,無機械能損失)。而長木板可繼續(xù)向左運動,取重力加速度g=10m/s。

1)設(shè)長木板足夠長,求物塊與障礙物第一次碰撞后,物塊與長木板所能獲得的共同速率;

2)設(shè)長木板足夠長,物塊與障礙物第一次碰撞后,物塊向右運動所能達到的最大距離是S=0.4m,求物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)以及此過程中長木板運動的加速度的大小;

3)要使物塊不會從長木板上滑落,長木板至少應(yīng)為多長?整個過程中物塊與長木板系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,用一輕質(zhì)繩拴著一質(zhì)量為m的小球,在豎直平面內(nèi)做圓周運動(不計一切阻力),小球運動到最高點時繩對小球的拉力為T,小球在最高點的速度大小為v,其Tv2圖象如圖乙所示,則(  )

A.輕質(zhì)繩長為

B.當?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>

C.v2c時,輕質(zhì)繩的拉力大小為a

D.只要v2b,小球在最低點和最高點時繩的拉力差均為6a

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】“功和速度變化關(guān)系”的實驗中,張同學用如圖所示裝置,嘗試通過測得細繩拉力(近似等于懸掛物的重力)做的功和小車獲得的速度的值進行探究,則:

(1)下列說法正確的是__________。

A.該方案需要平衡摩擦力

B.該方案需要重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量

C.該方案操作時細繩應(yīng)該與木板平行

D.該方案處理數(shù)據(jù)時應(yīng)選擇勻速時的速度

(2)某次獲得的紙帶如圖所示,張同學根據(jù)點跡標上了計數(shù)點,已知電源頻率為50Hz,請根據(jù)計數(shù)點在刻度尺上的讀數(shù)求出C點的速度為_____(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊B在水平向右的恒力F的作用下沿斜面體表面向下運動,此時斜面體A受到地面的摩擦力方向向左,斜面體A始終靜止在水平地面上。則下列說法中正確的( 。

A.撤去F后滑塊B繼續(xù)下滑的過程中的加速度方向一定沿斜面向下

B.撤去F后滑塊B繼續(xù)下滑的過程中的加速度一定比撤去前大

C.撤去F后滑塊B繼續(xù)下滑的過程中A所受地面摩擦力的方向可能向右

D.撤去F后滑塊B繼續(xù)下滑的過程中A所受地面摩擦力大小不變

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學在研究性學習中用如圖裝置來驗證機械能守恒定律,輕繩兩端系著質(zhì)量相等的物體AB,物體B上放一金屬片C,鐵架臺上固定一金屬圓環(huán),圓環(huán)處在物體B的正下方,系統(tǒng)靜止時,金屬片C與圓環(huán)間的高度差為h,由靜止釋放后,系統(tǒng)開始運動,當物體B穿過圓環(huán)時,金屬片C被擱置在圓環(huán)上,兩光電門固定在鐵架臺P1P2處,通過數(shù)字計時器可測出物體B通過P1、P2這段距離的時間。

1)若測得P1、P2之間的距離為d,物體B通過這段距離的時間為t,則物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v=______。

2)若物體AB的質(zhì)量均用M表示,金屬片C的質(zhì)量用m表示,該實驗中驗證下面__________(填正確選項的序號)等式成立,即可驗證牛頓第二定律。

A. B.

C. D.

3)本實驗中的測量儀器除了刻度尺、數(shù)字計時器外,還需要___________。

4)若M>>m,改變金屬片C的質(zhì)量m,使物體B由同一高度落下穿過圓環(huán),記錄各次的金屬片C的質(zhì)量m,以及物體B通過P1、P2這段距離的時間t,以mg為橫軸,以__________(選填“”或“”)為縱軸,通過描點作出的圖線是一條過原點的直線。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一對平行金屬板 MN長為L,相距為dO1O2為中軸線.當兩板間加電壓UMN=U0時,兩板間為勻強電場,忽略兩極板外的電場.某種帶負電的粒子從O1點以速度v0沿O1O2方向射入電場,粒子恰好打在上極板 M 的中點,粒子重力忽略不計.

(1)求帶電粒子的比荷;

(2) M、N 間加如圖乙所示的交變電壓,其周期,大量的上述粒子仍然以初速度 v0 沿 O1O2方向持續(xù)射入電場.當U=kU0時,恰好能夠保證所有粒子全部離開電場而不打在極板上,求k值.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖為研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置:

(1)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下,那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有:

①將原線圈迅速插入副線圈時,靈敏電流計指針將________

②原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器的阻值調(diào)大時,靈敏電流計指針________;

(2)在做實驗時,如果副線圈兩端不接任何元件,則副線圈電路中將________。

A.因電路不閉合,無電磁感應(yīng)現(xiàn)象

B.有電磁感應(yīng)現(xiàn)象,但無感應(yīng)電流,只有感應(yīng)電動勢

C.不能用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢方向

D.可以用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢方向

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,ab兩物塊質(zhì)量分別為m、2m,用不計質(zhì)量的細繩相連接,懸掛在定滑輪的兩側(cè);不計滑輪質(zhì)量和一切摩擦。開始時,a、b兩物塊距離地面高度相同,用手托住物塊b,然后突然由靜止釋放,直到a、b物塊間高度差為h。在此過程中,下列說法正確的是( 。

A.物塊a的機械能逐漸增加

B.物塊b機械能減少了

C.物塊b重力勢能的減少量等于細繩拉力對它所做的功

D.物塊b重力勢能的減少量小于其動能的增加量

查看答案和解析>>

同步練習冊答案