10.如圖所示,AB為固定在豎直平面內(nèi)粗糙傾斜軌道,BC為光滑水平軌道,CD為固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道,且AB與BC通過一小段光滑弧形軌道相連,BC與弧CD相切.已知AB長為L=10m,傾角θ=37°,BC長s=4m,CD弧的半徑為R=2m,O為其圓心,∠COD=143°.整個裝置處在水平向左的勻強電場中,電場強度大小為E=1×103N/C.一質(zhì)量為m=0.4kg、電荷量為q=+3×10-3C的物體從A點以初速度vA=15m/s沿AB軌道開始運動.若物體與軌道AB間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,物體運動過程中電荷量不變.求:
(1)物體在AB軌道上運動時,重力和電場力對物體所做的總功;
(2)通過計算說明物體能否到達(dá)D點.

分析 (1)勻強電場方向水平向左,物體所受的電場力水平向左,求出重力和電場力的合力大小和合力與豎直方向的夾角,再求解重力和電場力對物體所做的總功;
(2)設(shè)物體能到D點,對物體由A到D的過程,由動能定理求出物體到達(dá)D點的速度,與臨界速度$\sqrt{gR}$比較,分析物體能否到達(dá)D點.

解答 解:(1)物體所受重力和電場力的合力大小為
   F=$\sqrt{(mg)^{2}+(qE)^{2}}$=$\sqrt{(0.4×10)^{2}+(3×1{0}^{-3}×1{0}^{3})^{2}}$=5N
設(shè)合力F與豎直方向的夾角為α,則
  tanα=$\frac{qE}{mg}$=$\frac{3}{4}$,得 α=37°
所以物體在軌道AB上運動時,重力和電場力的合力與軌道AB垂直,對物體做的總功為 W=0
(2)D點為CD軌道上的等效最高點,設(shè)物體能到D點,其速度為vD
對物體由A到D的過程,由動能定理得
-μFL-qE(s+Rsinα)-mg(R+Rcosα)=$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{A}^{2}$
設(shè)物體剛能到D點時速度為v0
由牛頓第二定律得 F=$\frac{m{v}_{0}^{2}}{R}$
解得 v0=vD=5m/s
因此物體恰能到達(dá)D點
答:
(1)物體在AB軌道上運動時,重力和電場力對物體所做的總功為0;
(2)物體能到達(dá)D點.

點評 本題運用牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合,研究帶電體在電場力和重力場的復(fù)合場中運動問題,采用合成法,關(guān)鍵要掌握D點臨界條件,抓住此時軌道的彈力為零,由牛頓第二定律研究臨界速度.

練習(xí)冊系列答案
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7.如圖示為-列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的圖象,振源周期為1s.以下說法正確的是( 。
A.質(zhì)點b的振幅為0
B.質(zhì)點a的振動方程為y=4sin(2πt+$\frac{5}{6}$π)cm
C.從t=0時刻起,質(zhì)點a比質(zhì)點c先回到平衡位置
D.在t=0時刻,質(zhì)點a、c所受的回復(fù)力大小之比為1:2
E.經(jīng)過0.25s,質(zhì)點b沿x軸正方向移動0.5m

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.下列關(guān)于元電荷的說法正確的( 。
A.元電荷是除正、負(fù)電荷外的第三種電荷
B.元電荷就是質(zhì)子
C.元電荷的電荷量e=1.6×10-19C
D.物體所帶的電荷量可以是任意值

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

18.一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線阻值為R,兩端加上恒定電壓U時,通過金屬導(dǎo)線的電流強度為I,金屬導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速率為v,若將金屬導(dǎo)線均勻拉長,使其長度變?yōu)樵瓉淼?倍,仍給它兩端加上恒定電壓U,則下列說法正確的是( 。
A.此時金屬導(dǎo)線的阻值為4R
B.此時通過金屬導(dǎo)線的電流為 $\frac{I}{4}$
C.此時自由電子定向移動的平均速率為 $\frac{v}{2}$
D.此時自由電子定向移動的平均速率為 $\frac{v}{4}$

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.一個電流表量程為1 μA,內(nèi)阻為Rg=100Ω,如果把它改裝成量程較大的電流表,量程為 100 μA,則( 。
A.給它串聯(lián)一個電阻,阻值為10000ΩB.給它串聯(lián)一個電阻,阻值為9900Ω
C.給它并聯(lián)一個電阻,阻值為1ΩD.給它并聯(lián)一個電阻,阻值為$\frac{100}{99}$Ω

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.如圖所示,R1和R2的規(guī)格為“4W、100Ω”,R3的規(guī)格為“1W、100Ω”,當(dāng)A、B端加電源通電時,這部分電路允許消耗的最大功率為( 。
A.1.25WB.1.5WC.3WD.9W

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.實線框abcd是一長方形導(dǎo)線框,bc=2ab,虛線內(nèi)為勻強磁場區(qū)域,其邊界與導(dǎo)線框的邊平行.現(xiàn)將導(dǎo)線框分別以υ、2υ的速度沿四個方向勻速地平移出磁場區(qū)域,如圖所示.則在移出過程中,通過導(dǎo)線框橫截面電量( 。
A.各圖一樣多B.②圖比①圖多C.③圖比①圖多D.④圖最多

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19.下列關(guān)于自由落體運動的說法中正確的是( 。
A.物體在地球表面附近做自由落體運動過程中,每秒速度增加約為9.8m/s
B.自由落體運動是一種勻速運動
C.各地的重力加速度都一樣大
D.物體越重,下落得越快

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

20.在B=0.48T的勻強磁場中.有一個長為L1=0.20m.寬為L2=0.10m通過線圈的磁通量:
(1)線圈平面與磁感方向平行;
(2)線圈平面與磁感方向垂直;
(3)線圈平面與磁感方向成60°角.

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