3.如圖所示,固定點O系一長度L=20cm的絕緣線繩,繩的一端拴一質(zhì)量m=1.0×10-4kg、電量q=4.9×10-10C的帶電小球,整個裝置處在足夠大的方向水平向右的勻強電場中,場強E=1.5×106V/m.求:
(1)小球靜止時懸線與豎直方向的夾角出θ;
(2)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動,小球經(jīng)過最低點A時的速度至少要多大?

分析 (1)小球靜止時合力為零,根據(jù)平衡條件求夾角θ.
(2)要使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動,小球必須通過物理最高點,即通過C點關(guān)于O的對稱點D,恰好通過D點時,由重力和電場力的合力提供向心力,由牛頓第二定律求出D點的最小速度,再由動能定理求小球經(jīng)過最低點A時的最小速度.

解答 解:(1)小球靜止時受力平衡,由平衡條件得:
  tanθ=$\frac{qE}{mg}$=$\frac{4.9×1{0}^{-10}×1.5×1{0}^{6}}{1×1{0}^{-4}×9.8}$=0.75
則θ=37°
(2)電場力和重力的合力大小 F=mg/cosθ≈1.23×10-3N
如圖,當小球恰好通過C點關(guān)于O點的對稱性D點時,小球經(jīng)過最低點A時速度最。
在D點有:F=m$\frac{{v}_{D}^{2}}{L}$
從A點到D點,由動能定理有:-mgL(1+cosθ)-qELsinθ=$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{A}^{2}$
聯(lián)立解得 vA≈6.3m/s
答:
(1)小球靜止時懸線與豎直方向的夾角θ是37°;
(2)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動,小球經(jīng)過最低點A時的速度至少要為6.3m/s.

點評 解決本題的關(guān)鍵要找到物理最高點,明確此最高點的臨界條件是繩子拉力為零,由重力和電場力的合力充當向心力.

練習冊系列答案
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13.如圖所示,A、B 兩物體在同一點開始運動,從 A、B 兩物體的位移圖線可知,下述說法中正確的是( 。
A.A、B兩物體同時自同一位置向同一方向運動
B.A、B兩物體自同一位置向同一方向運動,B比A晚出發(fā)2s
C.A、B兩物體速度大小分別是5m/s、10m/s
D.A、B兩物體在B出發(fā)4s后在距原點20m處相遇

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14.對于初速度為零的勻加速直線運動,以下說法不正確的是( 。
A.物體在1s、3s、5s時的速度之比為1:3:5
B.物體在1s、3s、5s內(nèi)的位移之比為1:32:52
C.物體經(jīng)過1m、3m、5m所用時間之比為1:3:5
D.物體經(jīng)過1m、3m、5m時的速度之比為$\sqrt{1}$:$\sqrt{3}$:$\sqrt{5}$

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

11.一個物體t=0時刻從坐標原點O由靜止開始沿+x方向做勻加速直線運動,速度與坐標的關(guān)系為v=$\sqrt{6x}$(m/s),則( 。
A.2 s末物體的位置坐標x=6 m
B.2 s末物體的位置坐標x=12 m
C.物體通過區(qū)間150 m≤x≤600 m,所用的時間為20 s
D.物體通過區(qū)間150 m≤x≤600 m,所用的時間為10 s

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

18.如圖所示,量程為3V,內(nèi)阻為3000Ω的電壓表,滿偏電流為1mA;若把它擴展為15V的量程,需要并聯(lián)一個12000Ω的電阻;若把它改裝為一個量程為1A的電流表,需要并聯(lián)一個3Ω的電阻,若原電壓表的表盤刻度如圖所示,此時最小的1格表示0.1V;把它擴大為15V的量程和改裝為1A的電流表時,最小的1格分別表示0.5V和$\frac{1}{30}$A.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

8.跟地球表面相對靜止的衛(wèi)星叫同步衛(wèi)星,已知地球半徑為R,地面處重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)角速度為ω,則同步衛(wèi)星繞地球運行的角速度為ω,同步衛(wèi)星一定在地球赤道上空運行,并且世界各國的同步衛(wèi)星都在距地面相同的高度的同一軌道上以相同的速率,相同的周期運行,在同步衛(wèi)星軌道上運行的速率小于第一宇宙速率,但在地面發(fā)射這種衛(wèi)星時的速率必須大于第一宇宙速率,并小于第二宇宙速率.

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15.多用電表表頭的示意圖如圖(a)所示.在正確操作的情況下:

(1)若選擇開關(guān)的位置如箭頭a所示,則測量的物理量是直流電壓,測量結(jié)果為1.15V.
(2)若選擇開關(guān)的位置如箭頭b所示,則測量的物理量是直流電流,測量結(jié)果為46mA.
(3)若選擇開關(guān)的位置如箭頭c所示,則測量的物理量是電阻,測量結(jié)果為1700Ω.
(4)用多用表測量某元件的電阻時,若選擇開關(guān)的位置如箭頭c所示,發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過大,因此需選擇×10倍率的電阻檔(填:“×10”或“×1k”),并重新進行歐姆調(diào)零再進行測量.
(5)將待測元件(額定電壓9V)、蓄電池、滑動變阻器、電流表、多用表、電鍵及若干導線連接成電路如圖(b)所示.添加連線,使電路能測量該元件完整的伏安特性.本實驗中使用多用表測電壓,多用表的選擇開關(guān)應調(diào)到直流電壓10V檔(填:“直流電壓10V”或“直流電壓50V”).

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12.在同一水平直線上的兩位置分別沿同方向拋出兩小球A和B,其運動軌跡如圖所示,不計空氣阻力.要使兩球在空中P點相遇,則必須( 。
A.A先拋出球B.B先拋出兩球
C.在P點A球速率大于B球速率D.在P點A球速率小于B球速率

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13.甲、乙相距s0,當甲開始以速度v0勻速追趕前方的乙時,乙以加速度a由靜止開始運動,若甲剛好追上乙,則s0=$\frac{{{v}_{0}}^{2}}{2a}$.

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