【題目】在如圖所示的絕緣水平面上,有兩個(gè)邊長(zhǎng)為d=0.2m的銜接的正方形區(qū)域I、II,其中區(qū)域I中存在水平向右的大小為的勻強(qiáng)電場(chǎng),區(qū)域II中存在豎直向上的大小為的勻強(qiáng)電場(chǎng),F(xiàn)有一可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m=0.3kg的滑塊以的速度由區(qū)域I邊界上的A點(diǎn)進(jìn)去電場(chǎng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間滑塊從邊界上的D點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)(D點(diǎn)未畫(huà)出),滑塊帶有q=+0.1C的電荷量,滑塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,重力加速度。求:

(1)D點(diǎn)距離A點(diǎn)的水平間距、豎直間距分別為多少?A、D兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為多少?

(2)滑塊在D點(diǎn)的速度應(yīng)為多大?

(3)僅改變區(qū)域II中電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,欲使滑塊從區(qū)域II中的右邊界離開(kāi)電場(chǎng),則區(qū)域II中電場(chǎng)強(qiáng)度的取值范圍應(yīng)為多少?

【答案】(1) ,, (2) (3)

【解析】(1)滑塊在區(qū)域I中運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律可得,

代入數(shù)據(jù)得

設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到兩電場(chǎng)區(qū)域的交界點(diǎn)B的速度為,則

聯(lián)立解得,

對(duì)滑塊在區(qū)域II中做類平拋時(shí),根據(jù)牛頓第二定律得,

整理得,

滑塊在區(qū)域II內(nèi)做類平拋運(yùn)動(dòng),假設(shè)滑塊從區(qū)域II的上邊界離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域,運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為,根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得,滑塊在水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng),則

在豎直方向上做勻加速運(yùn)動(dòng),則,

聯(lián)立解得,因此假設(shè)成立,

因此滑塊最終離開(kāi)電場(chǎng)時(shí),A、D兩點(diǎn)之間的豎直距離

A、D兩點(diǎn)之間的水平距離

A、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為

B、D兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為,

A、D兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差;

(2)對(duì)滑塊全程由動(dòng)能定理得,

解得;

(3)滑塊在區(qū)域II中運(yùn)動(dòng)好從右邊界的最上端離開(kāi)時(shí),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律水平方向上

,豎直方向上,

根據(jù)牛頓第二定律得,

聯(lián)立解得

解得,

滑塊剛好從C點(diǎn)離開(kāi)區(qū)域II時(shí),由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律

根據(jù)牛頓第二定律得,

聯(lián)立解得,

則區(qū)域II中的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),滑塊從區(qū)域II的右邊界離開(kāi)。

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:

【題目】如圖所示,小球m在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是

A. 小球通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為

B. 運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)時(shí)小球一定擠壓外側(cè)管壁

C. 小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力

D. 小球在水平線ab以上管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,小球A系在細(xì)線的一端,線的另一端固定在O點(diǎn),O到光滑水平面的距離為h=0.8m,已知A的質(zhì)量為m,物塊B的質(zhì)量是小球A5倍,置于水平傳送帶左端的水平面上且位于O點(diǎn)正下方,傳送帶右端有一帶半圓光滑軌道的小車(chē),小車(chē)的質(zhì)量是物塊B5倍,水平面、傳送帶及小車(chē)的上表面平滑連接,物塊B與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,其余摩擦不計(jì),傳送帶長(zhǎng)L=3.5m,以恒定速率v0=6m/s順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn),F(xiàn)拉動(dòng)小球使線水平伸直后由靜止釋放,小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊發(fā)生彈性正碰,小球反彈后上升到最高點(diǎn)時(shí)與水平面的距離為 ,若小車(chē)不固定,物塊剛好能滑到與圓心O1等高的C點(diǎn),重力加速度為g,小球與物塊均可視為質(zhì)點(diǎn),求:

1)小球和物塊相碰后物塊B的速度VB大小。

2)若滑塊B的質(zhì)量為mB=1kg,求滑塊B與傳送帶之間由摩擦而產(chǎn)生的熱量Q及帶動(dòng)傳送帶的電動(dòng)機(jī)多做的功W電。

3)小車(chē)上的半圓軌道半徑R大小。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,某人乘雪橇以某一速度從雪坡A點(diǎn)滑至B點(diǎn),且AB豎直高度h20m,接著沿水平路面滑至C點(diǎn)停止,人與雪橇的總質(zhì)量為50kg 。表中記錄了沿坡滑下過(guò)程中的有關(guān)數(shù)據(jù),請(qǐng)根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問(wèn)題:

(1)人乘雪橇從雪坡A點(diǎn)滑至B點(diǎn)的過(guò)程中重力做的功

(2)人與雪橇從AB的過(guò)程中,克服摩擦力做的功

(3)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力大小。(

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,地球可以看成一個(gè)巨大的拱形橋,橋面半徑R=6400km,地面上行駛的汽車(chē)中駕駛員的重力G=800N,在汽車(chē)的速度可以達(dá)到需要的任意值,且汽車(chē)不離開(kāi)地面的前提下,下列分析中正確的是( )

A. 汽車(chē)的速度越大,則汽車(chē)對(duì)地面的壓力也越大

B. 不論汽車(chē)的行駛速度如何,駕駛員對(duì)座椅壓力大小都等于800N

C. 不論汽車(chē)的行駛速度如何,駕駛員對(duì)座椅壓力大小都小于他自身的重力

D. 如果某時(shí)刻速度增大到使汽車(chē)對(duì)地面壓力為零,則此時(shí)駕駛員會(huì)有超重的感覺(jué)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)P原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài),不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響,R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等.當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí),則

A.R3上消耗的功率逐漸增大

B.電流表讀數(shù)減小,電壓表讀數(shù)增大

C.電源的輸出功率逐漸增大

D.質(zhì)點(diǎn)P將向下運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一輛值勤的警車(chē)停在公路邊,當(dāng)警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以12m/s的速度勻速行駛的貨車(chē)嚴(yán)重超載時(shí),決定前去追趕,經(jīng)過(guò)4s后警車(chē)發(fā)動(dòng)起來(lái),并以3m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),但警車(chē)的行駛速度必須控制在108km/h以內(nèi)。問(wèn):

1)警車(chē)在追上貨車(chē)之前,兩車(chē)間的最大距離是多少;

2)警車(chē)發(fā)動(dòng)后要多長(zhǎng)時(shí)間才能追上貨車(chē)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲,質(zhì)量M=0.99kg的小木塊靜止放置在高h=0.8m的平臺(tái),小木塊距平臺(tái)右邊緣d=2m,質(zhì)量m=0.01kg的子彈沿水平方向射入小木塊,留在其中一起向右運(yùn)動(dòng),小木塊和子彈作用時(shí)間極短,可忽略不計(jì),一起向右運(yùn)動(dòng)的圖象如圖乙.最后,小木塊從平臺(tái)邊緣飛出落在距平臺(tái)右側(cè)水平距離x=0.8m的地面上, ,求:

1)小木塊從平臺(tái)邊緣飛出的速度;

2)小木塊平臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量;

3)子彈射入小木塊前的速度.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在同一豎直平面內(nèi),一輕質(zhì)彈簧下端固定在位置E,上端恰好與水平線CD齊平,靜止在傾角為θ=53°的光滑斜面上.一長(zhǎng)為L=1.8m的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)上,另一端系一質(zhì)量為m=1kg量的小球,將細(xì)繩拉至水平,使小球從位置A由靜止釋放,小球到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí),細(xì)繩剛好被拉斷.之后小球恰好沿著斜面方向撞上彈簧上端并將彈簧壓縮,最大壓縮量為x=0.5m.,求:

(1)細(xì)繩受到的拉力最大值;

(2)M點(diǎn)到水平線CD的高度h;

(3)彈簧所獲得的最大彈性勢(shì)能

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