如圖所示,ABC為固定在豎直平面內(nèi)的軌道,AB段為光滑圓弧,對應(yīng)的圓心角q=37°,OA豎直,半徑r=2.5m,BC為足夠長的平直傾斜軌道,傾角q=37°。已知斜軌BC與小物體間的動摩擦因數(shù)m=0.25。各段軌道均平滑連接,軌道所在區(qū)域有E=4´103N/C、方向豎直向下的勻強電場。質(zhì)量m=5´10-2kg、電荷量q=+1´10-4C的小物體(視為質(zhì)點)被一個壓緊的彈簧發(fā)射后,沿AB圓弧軌道向左上滑,在B點以速度v0=3m/s沖上斜軌。設(shè)小物體的電荷量保持不變。重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(設(shè)彈簧每次均為彈性形變。)則:

(1)求彈簧初始的彈性勢能;
(2)在斜軌上小物體能到達的最高點為P,求小物塊從A到P的電勢能變化量;
(3)描述小物體最終的運動情況。

(1)初始的彈性勢能0.675J;(2)ΔE=0.275J;(3)小物體沿AB段光滑圓弧下滑,壓縮彈簧后被反彈,再次沿AB段光滑圓弧上滑至B點,速度減為零,再次下滑,如此往復(fù)運動。

解析試題分析: (1)設(shè)彈簧對小物體做功為W,由動能定理,得:
W-mgr(1-cosq)-Eqr(1-cosq)=mv02-0, 代入數(shù)據(jù),得W=0.675J,即初始的彈性勢能;        
(2)設(shè)BP長為L,由動能定理,得:
-(mg+Eq)L sinq-m(mg+qE)Lcosq=0-mv02
所以ΔE=Eqr(1-cosq)+EqL sinq 
解得: ΔE=0.275J;
(3)小物體沿AB段光滑圓弧下滑,壓縮彈簧后被反彈,再次沿AB段光滑圓弧上滑至B點,速度減為零,再次下滑,如此往復(fù)運動。
考點: 動能定理的應(yīng)用;帶電粒子在復(fù)合場中的運動

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(14分)如圖所示,質(zhì)量m的小物塊從高為h的坡面頂端由靜止釋放,滑到粗糙的水平臺上,滑行距離L后,以v =" 1" m/s的速度從邊緣O點水平拋出,擊中平臺右下側(cè)擋板上的P點.以O(shè)為原點在豎直面內(nèi)建立如圖所示的平面直角坐標系,擋板形狀滿足方程 (單位:m),小物塊質(zhì)量m =" 0.4" kg,坡面高度h =" 0.4" m,小物塊從坡面上滑下時克服摩擦力做功1 J,小物塊與平臺表面間的動摩擦因數(shù)μ = 0.1,g =" 10" m/s2.求

(1)小物塊在水平臺上滑行的距離L ;
(2)P點的坐標.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖長為L=1.5m的水平軌道AB和光滑圓弧軌道BC平滑相接,圓弧軌道半徑R=3m,圓心在B點正上方O處,弧BC所對的圓心角為=53O,具有動力裝置的玩具小車質(zhì)量為m=1kg,從A點開始以恒定功率P=10w由靜止開始啟動,運動至B點時撤去動力,小車繼續(xù)沿圓弧軌道運動并沖出軌道。已知小車運動到B點時軌道對小車的支持力為FB=26N,小車在軌道AB上運動過程所受阻力大小恒為f=0.1mg小車可以被看成質(zhì)點。取g=10m/s2,,sin53o=0.8,cos53o=0.6,求:

(1)動力小車運動至B點時的速度VB的大小;
(2)小車加速運動的時間t;
(3)小車從BC弧形軌道沖出后能達到的最大離地高度。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12)如圖所示,同一豎直線上的A、B兩點,固定有等量的異種點電荷,電荷量為q,正、負如圖所示,△ABC為一等邊三角形(邊長為L),CD為AB邊的中垂線,且與右側(cè)豎直光滑圓弧軌道的最低點C相切,已知圓弧的半徑為R,現(xiàn)把質(zhì)量為m、帶電荷量為+Q的小球(可視為質(zhì)點)由圓弧的最高點M靜止釋放,到最低點C時速度為v0.已知靜電力常量為k,現(xiàn)取D為電勢零點,求:

(1)小球在C點受到的電場力的大小和方向;
(2)在等量異種點電荷的電場中,M點的電勢φM.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,在豎直平面內(nèi)有半徑為R="0.2" m的光滑1/4圓弧AB,圓弧B處的切線水平,O點在B點的正下方,B點高度為h="0.8" m。在B端接一長為L="1.0" m的木板MN。一質(zhì)量為m="1.0" kg的滑塊,與木板間的動摩擦因數(shù)為0.2,滑塊以某一速度從N點滑到板上,恰好運動到A點。 (g取10 m/s2)求:

(1)滑塊從N點滑到板上時初速度的速度大;
(2)從A點滑回到圓弧的B點時對圓弧的壓力;
(3)若將木板右端截去長為ΔL的一段,滑塊從A端靜止釋放后,將滑離木板落在水平面上P點處,要使落地點P距O點最遠,ΔL應(yīng)為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(17分)如圖所示,光滑固定軌道的兩端都是半徑為R的四分之一圓弧,在軌道水平面上有兩個質(zhì)量均為m的小球B、C,B、C用一長度鎖定不變的輕小彈簧栓接,彈性勢能.一質(zhì)量也為m的小球A從左側(cè)的最高點自由滑下,A滑到水平面與B碰后立即粘在一起結(jié)合成D就不再分離(碰撞時間極短).當D、C一起剛要滑到右側(cè)最低點時,彈簧鎖定解除且立即將C彈出并與彈簧分離.求

(1)彈簧鎖定解除前瞬間,D、C速度大小
(2)彈簧鎖定解除后,C第一次滑上軌道右側(cè)圓弧部分的軌跡所對的圓心角
(3)彈簧鎖定解除后,若C、D(含彈簧)每次碰撞均在水平面;求第N次碰撞結(jié)束時,C、D的速度

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,在絕緣水平面上相距為L的A、B兩點分別固定著等量正點電荷.O為AB連線的中點,C、D是AB連線上兩點,其中AC=CO=OD=DB=1/4L.一質(zhì)量為m電量為+q的小滑塊(可視為質(zhì)點)以初動能E從C點出發(fā),沿直線AB向D運動,滑塊第一次經(jīng)過O點時的動能為kE(k>1),到達D點時動能恰好為零,小滑塊最終停在O點,求:

(1)小滑塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ.
(2)OD兩點間的電勢差UOD.
(3)小滑塊運動的總路程s.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

某滑板愛好者在離地h=1.8m高的平臺上滑行,水平離開A點后落在水平地面的B點,其水平位移x1=3m,著地時由于存在能量損失,著地后速度變?yōu)関=4m/s,并以此為初速沿水平地面滑行x2=8m后停止于C點.已知人與滑板的總質(zhì)量m=60kg,g=10m/s2。(空氣阻力忽略不計) 。求

(1) 人與滑板離開平臺時的水平初速度;
(2) 人與滑板在水平地面滑行時受到的平均阻力大小。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖所示,長L=1.2 m、質(zhì)量M=3 kg的木板靜止放在傾角為37°的光滑斜面上,質(zhì)量m=1 kg、帶電荷量q=+2.5×10-4 C的物塊放在木板的上端,木板和物塊間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,所在空間加有一個方向垂直斜面向下、場強E=4.0×104 N/C的勻強電場,F(xiàn)對木板施加一平行于斜面向上的拉力F=10.8 N。取g=10 m/s2,斜面足夠長。求:

(1)物塊經(jīng)多長時間離開木板;
(2)物塊離開木板時木板獲得的動能;
(3)物塊在木板上運動的過程中,由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能。

查看答案和解析>>

同步練習冊答案