如圖所示，豎直放置的半圓形絕緣軌道半徑為R，下端與光滑絕緣水平面平滑連接，整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)電場E中．一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），從水平面上的A點(diǎn)以初速度v0水平向左運(yùn)動(dòng)，沿半圓形軌道恰好通過最高點(diǎn)C，場強(qiáng)大小為E（E小于）．

（1）試計(jì)算物塊在運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做的功．

（2）證明物塊離開軌道落回水平面過程的水平距離與場強(qiáng)大小E無關(guān)，且為一常量．


考點(diǎn)：

動(dòng)能定理的應(yīng)用；帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)．版權(quán)所有

專題：

動(dòng)能定理的應(yīng)用專題．

分析：

（1）物塊恰能通過圓弧最高點(diǎn)C時(shí)，圓弧軌道與物塊間無彈力作用，物塊受到的重力和電場力提供向心力，再對物塊在由A運(yùn)動(dòng)到C的過程中，運(yùn)用動(dòng)能定理列式即可求解；

（2）物塊離開半圓形軌道后做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)水平位移為s，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)即可求解．

解答：

解：（1）物塊恰能通過圓弧最高點(diǎn)C時(shí)，圓弧軌道與物塊間無彈力作用，物塊受到的重力和電場力提供向心力

mg﹣Eq=m①

物塊在由A運(yùn)動(dòng)到C的過程中，設(shè)物塊克服摩擦力做的功為Wf，根據(jù)動(dòng)能定理有

Eq•2R﹣Wf﹣mg•2R=mvc2﹣mv02②

由①②式解得Wf=mv02+（Eq﹣mg）R③

（2）物塊離開半圓形軌道后做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)水平位移為s，則

水平方向有s=vCt④

豎直方向有2R=（g﹣）•t2⑤

由①④⑤式聯(lián)立解得s=2R⑥

因此，物塊離開軌道落回水平面的水平距離與場強(qiáng)大小E無關(guān)，大小為2R．

答：（1）物塊在運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做的功為Wf=+（Eq﹣mg）R　

（2）物塊離開軌道落回水平面過程的水平距離為2R，與場強(qiáng)大小E無關(guān)．

點(diǎn)評：

本題主要考查了向心力公式、動(dòng)能定理及平拋運(yùn)動(dòng)基本公式的直接應(yīng)用，難度適中．

　

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


用圖中給出的器材，測量一只標(biāo)有“3V、0.6W”的小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R1．實(shí)驗(yàn)過程要求盡量減小誤差（滑動(dòng)變阻器最大阻值為10Ω；電源電動(dòng)勢為12V，內(nèi)阻為1Ω；電流表內(nèi)阻約為1Ω，電壓表的內(nèi)阻約為10kΩ）．

①電流表應(yīng)選用的量程是　0.6　 A（選填“0.6”或“3”），電壓表應(yīng)選用的量程是　3　 V（選填“3”或“15”）；

②請將你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，畫在左下方的虛線框中；

③根據(jù)②中的電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，完成圖中的實(shí)物連接；

④若小燈泡發(fā)光較暗時(shí)的電阻為R2，判斷出R1與R2的大小關(guān)系是R1　大于　R2（選填“大于”、“等于”或“小于”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，圓心在O點(diǎn)、半徑為R的光滑圓弧軌道ABC豎直固定在水平桌面上，OC與OA的夾角為60°，軌道最低點(diǎn)A與桌面相切．一足夠長的輕繩兩端分別系著質(zhì)量為m1和m2的兩小球（均可視為質(zhì)點(diǎn)），掛在圓弧軌道光滑邊緣C的兩邊，開始時(shí)m1位于C點(diǎn)，然后從靜止釋放．則（　�。�

　

A．

在m1由C點(diǎn)下滑到A點(diǎn)的過程中兩球速度大小始終相等

　

B．

在m1由C點(diǎn)下滑到A點(diǎn)的過程中重力對m1做功的功率先增大后減少

　

C．

若m1恰好能沿圓弧下滑到A點(diǎn)，則m1=2m2

　

D．

若m1恰好能沿圓弧下滑到A點(diǎn)，則m1=3m2

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，實(shí)線為不知方向的三條電場線，從電場中M點(diǎn)以相同速度飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示．則（　�。�

　

A．

a一定帶正電，b一定帶負(fù)電

　

B．

a的速度將增加，b的速度將增加

　

C．

a的加速度將減小，b的加速度將增加

　

D．

兩個(gè)粒子的電勢能一個(gè)增加一個(gè)減小

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，AB、CD為一圓的兩條直徑且相互垂直，O點(diǎn)為圓心．空間存在一未知靜電場，場強(qiáng)方向與圓周所在平面平行．現(xiàn)有一電子，在電場力作用下（重力不計(jì)），先從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，動(dòng)能減少了W；又從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，動(dòng)能增加了W，那么關(guān)于此空間存在的靜電場可能是（　�。�

　

A．

方向垂直于AB并由O指向C的勻強(qiáng)電場

　

B．

方向垂直于AB并由C指向O的勻強(qiáng)電場

　

C．

位于O點(diǎn)的正點(diǎn)電荷形成的電場

　

D．

位于D點(diǎn)的正點(diǎn)電荷形成的電場

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科目：高中物理 來源： 題型：


在豎直平面內(nèi)建立xoy直角坐標(biāo)系，oy表示豎直向上方向．如圖所示．已知該平面內(nèi)存在沿x軸正向的區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場．一帶電小球從坐標(biāo)原點(diǎn)o沿oy方向以4J的初動(dòng)能豎直向上拋出．不計(jì)空氣阻力，它到達(dá)的最高位置如圖中M點(diǎn)所示．

求：

（1）小球在M點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkM．

（2）設(shè)小球落回跟拋出點(diǎn)在同一水平面時(shí)的位置為N，求小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkN．

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科目：高中物理 來源： 題型：


在右圖所示的電路中，兩個(gè)靈敏電流表G1和G2的零點(diǎn)都在刻度盤中央，當(dāng)電流從“+”接線柱流入時(shí)，指針向左擺；電流從“﹣”接線柱流入時(shí)，指針向右擺．在電路接通后再斷開的瞬間，下列說法中符合實(shí)際的情況是（　�。�

　

A．

G1表指針向左擺，G2表指針向右擺

　

B．

G1表指針向右擺，G2表指針向左擺

　

C．

G1、G2表的指針都向左擺

　

D．

G1、G2表的指針都向右擺

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科目：高中物理 來源： 題型：


電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻都保持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過程中，下列說法正確的是（　�。�

　

A．

電源的路端電壓一定逐漸減小

　

B．

電源的路端電壓一定逐漸增大

　

C．

電路中的電流一定逐漸減小

　

D．

電路中的電流可能逐漸減小

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，懸掛在小車頂棚上的小球偏離豎直方向θ角，則小車的運(yùn)動(dòng)情況可能是（　�。�

　

A．

向右加速運(yùn)動(dòng)

B．

向右減速運(yùn)動(dòng)

C．

向左加速運(yùn)動(dòng)

D．

向左減速運(yùn)動(dòng)

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