【題目】如圖所示,在方向豎直向上、大小為E=1×106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,固定一個(gè)穿有A、B兩個(gè)小球(均視為質(zhì)點(diǎn))的光滑絕緣圓環(huán),圓環(huán)在豎直平面內(nèi),圓心為O、半徑為R=0.2mA、B用一根絕緣輕桿相連,A帶的電荷量為q=+7×107C,B不帶電,質(zhì)量分別為mA=0.01kg、mB=0.08kg.將兩小球從圓環(huán)上的圖示位置(A與圓心O等高,B在圓心O的正下方)由靜止釋放,兩小球開始沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).重力加速度大小為g=10m/s2

1)通過計(jì)算判斷,小球A能否到達(dá)圓環(huán)的最高點(diǎn)C

2)求小球A的最大速度值.

3)求小球A從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,其電勢(shì)能變化的最大值.

【答案】1A不能到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn) 2 30.1344J

【解析】試題分析:AB在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,分別對(duì)A、B由動(dòng)能定理列方程求解速度大小,由此判斷A能不能到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn); A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和角速度均相同,對(duì)A、B分別由動(dòng)能定理列方程聯(lián)立求解最大速度;A、B從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,當(dāng)兩球速度為0時(shí),根據(jù)電勢(shì)能的減少與電場(chǎng)力做功關(guān)系求解。

(1)設(shè)AB在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,輕桿對(duì)AB做的功分別為WT,

根據(jù)題意有

設(shè)AB到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)的動(dòng)能分別為EKA、EKB

對(duì)A根據(jù)動(dòng)能定理:qERmAgR+WT1=EKA

對(duì)B根據(jù)動(dòng)能定理:

聯(lián)立解得:EKA+EKB=﹣0.04J

由此可知A在圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)動(dòng)能為負(fù)值,故A不能到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)

(2)設(shè)B轉(zhuǎn)過α角時(shí),A、B的速度大小分別為vAvB,

A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和角速度均相同,故:vA=vB

對(duì)A根據(jù)動(dòng)能定理:

對(duì)B根據(jù)動(dòng)能定理:

聯(lián)立解得:

由此可得當(dāng)時(shí),A、B的最大速度均為

(3)AB從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,當(dāng)兩球速度為零時(shí),電場(chǎng)力做功最多,電勢(shì)能減少最多,由上可式得:3sinα+4cosα﹣4=0

解得: sinα=0(舍去)

所以A的電勢(shì)能減少:

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】如圖,質(zhì)量m=60kg的高山滑雪運(yùn)動(dòng)員,從A點(diǎn)由靜止開始沿雪道滑下,從B點(diǎn)水平飛出后又落在與水平面成傾角θ=37°的斜坡上C點(diǎn)。己知AB兩點(diǎn)間的高度差為h=25m,B、C兩點(diǎn)間的距離為S=75m,(gl0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:

(1)運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度vB的大小

(2)運(yùn)動(dòng)員從AB過程中克服摩擦力所做的功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是( 。

A.平拋運(yùn)動(dòng)是一種不受任何外力作用的運(yùn)動(dòng)

B.平拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng),其速度方向不變,是勻速運(yùn)動(dòng)

C.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量越小,落點(diǎn)就越遠(yuǎn),質(zhì)量越大,落點(diǎn)就越近

D.平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】嫦娥二號(hào)繞月衛(wèi)星于201010118時(shí)5957秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,并獲得了圓滿成功.嫦娥二號(hào)新開辟了地月之間的直航航線,即直接發(fā)射至地月轉(zhuǎn)移軌道,再進(jìn)入距月面約h1×105 m的圓形工作軌道,開始進(jìn)行科學(xué)探測(cè)活動(dòng).設(shè)月球半徑為R,月球表面的重力加速度為g,萬有引力常量為G,則下列說法正確的是

A. 由題目條件可知月球的平均密度為

B. 嫦娥二號(hào)在工作軌道上繞月球運(yùn)行的周期為

C. 嫦娥二號(hào)在工作軌道上的繞行速度大小為

D. 嫦娥二號(hào)在工作軌道上運(yùn)行時(shí)的向心加速度大小為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=10 V,內(nèi)阻r=0.5 Ω,標(biāo)有“8 V,16 W”的燈泡恰好能正常發(fā)光,電動(dòng)機(jī)M繞組的電阻R0=1 Ω,求:

(1)路端電壓;

(2)電源的總功率;

(3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)定律的討論,下列敘述正確的是

A.第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律

B.如果物體從外界吸收了熱量,則物體的內(nèi)能一定增加

C.外界對(duì)物體做功,則物體的內(nèi)能一定增加

D.做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,但從能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)看這兩種改變方式是有區(qū)別的

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,穿在一根光滑固定桿上的小球A、B通過一條跨過定滑輪的細(xì)繩連接,桿與水平方向成θ角,不計(jì)所以摩擦,當(dāng)兩球靜止時(shí),OA繩與桿的夾角為θ,OB繩沿豎直方向,則( )

A.A可能受到2個(gè)力的作用
B.B可能受到3個(gè)力的作用
C.A、B的質(zhì)量之比為1:tanθ
D.A、B的質(zhì)量之比為tanθ:1

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的皮帶傳動(dòng)裝置中,甲輪的軸和塔輪丙和乙的軸均為水平軸,其中,甲、丙兩輪半徑相等,乙輪半徑是丙輪半徑的一半.A、B、C三點(diǎn)分別是甲、乙、丙三輪的邊緣點(diǎn),若傳動(dòng)中皮帶不打滑,則( )

A.A,B兩點(diǎn)的線速度大小之比為2:1
B.B,C兩點(diǎn)的角速度大小之比為1:2
C.A,B兩點(diǎn)的向心加速度大小之比為2:1
D.A,C兩點(diǎn)的向心加速度大小之比為1:4

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】采用圖示的裝置測(cè)量滑塊與長(zhǎng)木板間的滑動(dòng)摩擦系數(shù),圖中小車中可放置砝碼,實(shí)驗(yàn)中,滑塊碰到制動(dòng)裝置時(shí),鉤碼尚未到達(dá)地面,已知打點(diǎn)針時(shí)器工作頻率為50 Hz

1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下:

①用天平稱出滑塊質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m。

②將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,連在滑塊后端,用細(xì)線連接滑塊和鉤碼;

③將滑塊停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,放開滑塊,接通電源,滑塊拖動(dòng)紙帶,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),斷開開關(guān);

④改變鉤碼的數(shù)量,更換紙帶,重復(fù)③的操作。

請(qǐng)指出以上實(shí)驗(yàn)步驟的重要遺漏與錯(cuò)誤:

遺漏的步驟是:_____________________________________

錯(cuò)誤的步驟是:_______________________________________

2)下圖是鉤碼質(zhì)量為m=0.05 kg,滑塊質(zhì)量為M=0.06 kg時(shí)得到的一條紙帶。如圖所示為用刻度尺測(cè)量某一紙帶上的S1、S2的情況,從圖中可讀出S1=3.10cm,S2=______cm。若滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a,重力加速度大小為g=9.8m/s2。根據(jù)以上相關(guān)物理量寫出滑動(dòng)摩擦系數(shù)的表達(dá)式 = ___,由紙帶上數(shù)據(jù)可得出 = _____。(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

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