20．在如圖所示的豎直平面內(nèi)，物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角θ=37°的光滑斜面上的M點(diǎn)和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對應(yīng)平面平行．勁度系數(shù)K=5N/m的輕彈簧一端固定在0點(diǎn)，一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連，彈簧處于原長，輕繩恰好拉直，DM垂直于斜面．水平面處于場強(qiáng)E=5×104N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場中．已知A、B的質(zhì)量分別為mA=0.1kg和mB=0.2kg，B所帶電荷量q=+4×l0-6C．設(shè)兩物體均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦，繩不可伸長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，B電量不變．取g=lOm/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．

（1）求B所受靜摩擦力的大小；
（2）現(xiàn)對A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a=0.6m/s2開始做勻加速直線運(yùn)動．A從M到N的過程中，B的電勢能增加了△Ep=0.06J．已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.4．求A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率．

分析 （1）分別對A和B受力分析，根據(jù)共點(diǎn)力平衡求出B所受摩擦力的大�。�
（2）通過電勢能的變化，得出電場力做功，從而得出B移動的距離，根據(jù)幾何關(guān)系求出彈簧的形變量，通過對A在N點(diǎn)、以及B受力分析，根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合胡克定律，求出拉力F的大小，最后由P=Fv求出拉力的功率．

解答 解：（1）據(jù)題意靜止時(shí)受力分析如圖所示
由平衡條件得：對A有mAgsinθ=FT ①
對B有qE+f0=FT ②
代入數(shù)據(jù)得f0=0.4N    ③
（2）據(jù)題意A到N點(diǎn)時(shí)受力分析如圖所示
由牛頓第二定律得：
對A有F+mAgsinθ-FT-FKsinθ=mAa  ④
對B有FT-qE-μmBg=mBa     ⑤
FK=kx      ⑥
由電場力做功與電勢能的關(guān)系得△EP=qEs  ⑦
由幾何關(guān)系得x=$\frac{s（1-cosθ）}{sinθ}$  ⑧
又 v2=2as     ⑨
拉力F在N點(diǎn)的瞬時(shí)功率P=Fv     ⑩
由以上各式代入數(shù)據(jù)解得：P=0.528W
答：（1）B所受靜摩擦力的大小為0.4N；
（2）A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率是0.528W．

點(diǎn)評 本題綜合考查了共點(diǎn)力平衡、牛頓第二定律、胡克定律、電場力做功與電勢能的關(guān)系，以及運(yùn)動學(xué)公式，綜合性較強(qiáng)，對學(xué)生的能力要求較高，需加強(qiáng)訓(xùn)練．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

8．航天訓(xùn)練中心通常應(yīng)用離心機(jī)對航天員進(jìn)行超重模擬訓(xùn)練．如圖所示為目前我國航天員中心用來訓(xùn)練的載人離心機(jī)，若其旋轉(zhuǎn)手臂長L，航天員在訓(xùn)練艙中繞轉(zhuǎn)軸水平轉(zhuǎn)動訓(xùn)練時(shí)達(dá)到8倍重力加速度，則此時(shí)航天員做圓周運(yùn)動的線速度大小為（　　）
A．$\sqrt{8gL}$B．8gLC．$\sqrt{\frac{8g}{L}}$D．$\frac{8g}{L}$

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

9．在做“研究勻變速直線運(yùn)動“的實(shí)驗(yàn)時(shí)”某同學(xué)利用如圖所示的裝置測定導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動的加速度，滑塊上安裝了寬度為d的遮光板．滑塊在牽引力作用下先后通過兩個(gè)光電門A、B，配備的數(shù)學(xué)毫秒計(jì)（圖中未畫出）記錄了遮光板通過第一個(gè)光電門A的時(shí)間為△t1，通過第二個(gè)光電門B的時(shí)間為△t2．則滑塊通過第一個(gè)光電門的速度表達(dá)式為vA=$\fracjxvx3vx{△{t}_{1}}$，若已知兩個(gè)光電門A、B間距離為L，那滑塊的加速度表達(dá)式a=$\frac{（\fracd3vtzzn{△{t}_{2}}）^{2}-（\fracvl3xfvp{△{t}_{1}}）^{2}}{2L}$．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

8．如圖所示，勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小為E，方向與水平方向夾角為θ=30°，場中有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電小球，用長為L的細(xì)線懸掛于O點(diǎn)．當(dāng)小球靜止時(shí)，細(xì)線恰好水平．現(xiàn)用一外力將小球沿圓弧緩慢拉到豎直方向最低點(diǎn)，小球電荷量不變，則在此過程中（　�。�
A．外力所做的功為$\sqrt{3}$mgLB．外力所做的功為$\sqrt{3}$qEL
C．帶電小球的重力勢能減小mgLD．帶電小球的電勢能增加$\frac{1+\sqrt{3}}{2}$qEL

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

15．如圖所示，在距離某平面高2h處有一拋出位置P，在距P的水平距離為S=1m處有一光滑豎直擋板AB，A端距該水平面距離為h=0.45m，A端上方整個(gè)區(qū)域內(nèi)加有水平向左的勻強(qiáng)電場；B端與半徑為R=0.9m的$\frac{1}{4}$的光滑圓軌道BC連接．當(dāng)傳送帶靜止時(shí)，一帶電量大小為q=$\frac{1}{9}×{10^{-4}}$C，質(zhì)量為0.18kg的小滑塊，以某一初速度ν0從P點(diǎn)水平拋出，恰好能從AB擋板的右側(cè)沿ABCD路徑運(yùn)動到D點(diǎn)而靜止．請完成下列問題

（1）求出所加勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大��？
（2）當(dāng)滑塊剛運(yùn)動到C點(diǎn)時(shí)，求出對圓軌道的壓力？
（3）若傳送帶轉(zhuǎn)動，試討論滑塊達(dá)到D時(shí)的動能EK與傳送帶速率的關(guān)系？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

5．如圖所示，空間有場強(qiáng)E=1.0×102V/m豎直向下的勻強(qiáng)電場．長L=0.8m不可伸長的輕繩一端固定于O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量m=0.25kg，電荷量q=5×10-2C的小球．拉起小球至繩水平后由A點(diǎn)無初速度釋放小球，當(dāng)小球運(yùn)動至O點(diǎn)的正下方B點(diǎn)時(shí)，繩恰好斷裂，然后小球垂直打在同一豎直平面內(nèi)且與水平面成θ=53°角．無限大的擋板MN上的C點(diǎn)．g取10m/s2．Sin53°=0.8，cos53°=0.6．試求：
（1）繩子的最大張力T；
（2）A．C兩點(diǎn)間的電勢差UAC．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

12．如圖甲所示，兩根相距L=0.5m的平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，導(dǎo)軌左端與阻值R=2Ω的定值電阻連接，導(dǎo)軌間虛線右側(cè)存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場．一質(zhì)量m=0.2kg的金屬桿垂直置于導(dǎo)軌上，現(xiàn)對桿施加一水平向右的恒定拉力，使桿由靜止開始運(yùn)動，運(yùn)動的v-t圖象如圖乙所示，在15s末撤去拉力，同時(shí)使磁場隨時(shí)間變化，使得桿中無電流．桿在運(yùn)動過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌與金屬桿的電阻均忽略不計(jì)．求：

（1）拉力的大�。�
（2）0～15s內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大�。�
（3）撤去拉力后，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

9．如圖所示，一平板車以某一速度v0勻速行駛，某時(shí)刻一貨箱（可視為質(zhì)點(diǎn)）無初速度地放置于平板車上，貨箱離車后端的距離為l=3m，貨箱放入車上的同時(shí)，平板車開始剎車，剎車過程可視為做a=4m/s2的勻減速直線運(yùn)動．已知貨箱與平板車之間的摩擦因數(shù)為μ=0.2，g=10m/s2．求：
（1）為使貨箱不從平板上掉下來，平板車勻速行駛時(shí)的速度v0應(yīng)滿足什么條件？
（2）如果貨箱恰好不掉下，則最終停在離車后端多遠(yuǎn)處？

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

10．一個(gè)勁度系數(shù)為k，絕緣材料制成的輕彈簧，一端固定，另一端與質(zhì)量為m，帶正電荷q的小球相連，靜止在光滑絕緣水平面上，當(dāng)加入如圖所示的場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場后，小球開始運(yùn)動，下列說法正確的是（　　）
A．球的速度為零時(shí)，彈簧伸長$\frac{Eq}{k}$
B．球做簡諧振動，振幅為$\frac{2Eq}{k}$
C．運(yùn)動過程中，小球的機(jī)械能守恒
D．運(yùn)動過程中，是電勢能、動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化

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