【題目】如圖所示,質(zhì)量為m,帶電量為+q的微粒在0點(diǎn)以初速度v0與水平方向成q角射出,微粒在運(yùn)動(dòng)中受阻力大小恒定為f。

(小題1)如果在某方向加上一定大小的勻強(qiáng)電場后,能保證微粒仍沿v0方向做直線運(yùn)動(dòng),試求所加勻強(qiáng)電場的最小值的大小與方向。

(小題2)若加上大小一定,方向水平向左的勻強(qiáng)電場,仍能保證微粒沿vo方向做直線運(yùn)動(dòng),并經(jīng)過一段時(shí)間后又返回o點(diǎn),求微;氐o點(diǎn)時(shí)的速率。

【答案】1E(min)=mgcosθ/q(2), 其方向與豎直方向成θ

2

3

【解析】

(1)當(dāng)合力的方向與速度的方向在同一條直線上時(shí),粒子做直線運(yùn)動(dòng),抓住電場力和重力的合力與速度方向在同一條直線上,根據(jù)平行四邊形定則求出電場力的最小值,從而確定電場強(qiáng)度的最小值和方向.(2)根據(jù)牛頓第二定律求出加速度的大小,通過速度位移公式求出粒子減速運(yùn)動(dòng)的位移,對全過程運(yùn)用動(dòng)能定理求出粒子回到O點(diǎn)的速度.

(1)對微粒進(jìn)行受力分析如圖一所示

要保證微粒仍沿v0方向作直線運(yùn)動(dòng),

必須使微粒在垂直v0y方向所受合力為零,

則所加電場方向沿y軸正向時(shí),電場強(qiáng)度E最小,且有

所以

(2)當(dāng)加上水平向左的勻強(qiáng)電場后,微粒受力分析如圖二所示,仍保證微粒沿v0方向作直線運(yùn)動(dòng),

則有:

設(shè)微粒沿v0方向的最大位移為s,由動(dòng)能定理得:

粒子從點(diǎn)射出到回到點(diǎn)的過程中,由動(dòng)能定理得:

以上三式聯(lián)立解得:

本題綜合考查了牛頓第二定律、動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,綜合性較強(qiáng),知道粒子做直線運(yùn)動(dòng)的條件.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】游樂園里有一種叫飛椅的游樂項(xiàng)目,簡化后的示意圖如圖所示。已知飛椅用鋼繩系著,鋼繩上端的懸點(diǎn)固定在頂部水平轉(zhuǎn)盤上的圓周上。轉(zhuǎn)盤繞穿過其中心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。穩(wěn)定后,每根鋼繩(含飛椅及游客)與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)。圖中P、Q兩位游客懸于同一個(gè)圓周上,P所在鋼繩的長度大于Q所在鋼繩的長度,鋼繩與豎直方向的夾角分別為θ1θ2。不計(jì)鋼繩的重力。下列判斷正確的是

A. PQ兩個(gè)飛椅的線速度大小相同

B. 無論兩個(gè)游客的質(zhì)量分別有多大,θ1一定大于θ2

C. 如果兩個(gè)游客的質(zhì)量相同,則有θ1等于θ2

D. 如果兩個(gè)游客的質(zhì)量相同,則Q的向心力一定小于P的向心力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(題文)物體從某一高處自由落下,落到直立于地面的輕彈簧上,如圖所示。在A點(diǎn)物體開始與彈簧接觸,到B點(diǎn)物體的速度為0,然后被彈簧彈回。下列說法中正確的是( )

A. 物體從A下落到B的過程中,加速度不斷減小

B. 物體從B上升到A的過程中,加速度不斷減小

C. 物體從A下落到B的過程中,加速度先減小后增大

D. 物體從B上升到A的過程中,加速度先增大后減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個(gè)矩形的箱中,如圖所示,在箱子的上頂板和下底板裝有壓力傳感器,箱子可以沿豎直軌道運(yùn)動(dòng),當(dāng)箱子以a=2.0 m/s2的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),上頂板的壓力傳感器顯示的壓力為6.0 N,下底板的壓力傳感器顯示的壓力為10.0 N(g10 m/s2).

(1)若上頂板壓力傳感器的示數(shù)是下底板壓力傳感器的示數(shù)的一半,試判斷箱子的運(yùn)動(dòng)情況.

(2)要使上頂板壓力傳感器的示數(shù)為零,箱沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的情況可能是怎樣的?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平放置的金屬板正上方放有一固定的正點(diǎn)電荷Q,一表面絕緣的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場),從左端以初速度v0滑上金屬板,沿光滑的上表面向右運(yùn)動(dòng)到右端,在該運(yùn)動(dòng)過程中( )

A. 小球做勻速直線運(yùn)動(dòng) B. 小球先做減速運(yùn)動(dòng),后做加速運(yùn)動(dòng)

C. 小球的電勢能保持不變 D. 靜電力對小球所做的功為零

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí),采用如圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置。小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示,盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示。

a b

(1)若已平衡好摩擦力,在小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程中繩子拉力FT=______,當(dāng)Mm的大小關(guān)系滿足______時(shí),才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力。

(2)某一組同學(xué)先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量m一定來做實(shí)驗(yàn),其具體操作步驟如下,以下做法正確的是_____

A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上

B.每次改變小車的質(zhì)量時(shí),需要重新平衡摩擦力

C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,再放開小車

D.用天平測出m以及小車質(zhì)量M,小車運(yùn)動(dòng)的加速度可直接用公式求出

(3)某小組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定,探究加速度a與所受外力F的關(guān)系,由于他們操作不當(dāng),這組同學(xué)得到的a-F關(guān)系圖象如圖b所示,其原因是______________________________________。

____________________________________________________。

(4)c是某次實(shí)驗(yàn)中得到的紙帶。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源頻率為50 Hz,每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出,求出小車下滑的加速度為____________m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】15分)如圖,置于圓形水平轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)加速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí),物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺(tái)開始做平拋運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺(tái)半徑R="0.5" m,離水平地面的高度H=0.8m,物塊平拋落地過程水平位移的大小s=0.4m。設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取重力加速度g=10m/s2求:

1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小V0;

2)物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為θ,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則________。(填正確答案標(biāo)號,選對一個(gè)得2分,選對兩個(gè)得4分,選對三個(gè)得5分。每選錯(cuò)一個(gè)扣3分,最低得分為0)

A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度

B.在真空中,a光的波長小于b光的波長

C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率

D.若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大,則折射光線a首先消失

E.分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,,在機(jī)器人大賽中,某機(jī)器人在平面內(nèi)從A點(diǎn)開始沿曲線軌跡的箭頭方向運(yùn)動(dòng),在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段軌跡上運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間分別為1s、2s、3s、4s。已知平面直角坐標(biāo)系內(nèi)橫縱坐標(biāo)軸的每格長度均為1m,則下列說法正確的是(

A. 研究機(jī)器人在平面內(nèi)從A點(diǎn)沿曲線運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的軌跡時(shí),不能把機(jī)器人視為質(zhì)點(diǎn)

B. AB段的平均速度比ABC段的平均速度更貼近機(jī)器人在A點(diǎn)的瞬時(shí)速度

C. 若機(jī)器人沿ABC運(yùn)動(dòng)后又原路返回,其位移為零,但整個(gè)過程的平均速度不為零

D. 機(jī)器人從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的位移大小等于AB段的弧長

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