精英家教網(wǎng)如圖所示,在寬度為L的兩虛線區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場,一質(zhì)量為m,帶電量為+q的滑塊(可看成點電荷),從距該區(qū)域為L的絕緣水平面上以初速度v0向右運動并進(jìn)入電場區(qū)域,滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ.
(1)若該區(qū)域電場為水平方向,并且用速度傳感器測得滑塊從出口處滑出的速度與進(jìn)入該區(qū)域的速度相同,求該區(qū)域的電場強(qiáng)度大小與方向,以及滑塊滑出該區(qū)域的速度;
(2)若該區(qū)域電場為水平方向,并且用速度傳感器測得滑塊滑出該區(qū)域的速度等于滑塊的初速度v0,求該區(qū)域的電場強(qiáng)度大小與方向;
(3)若將該區(qū)域電場改為豎直方向,測出滑塊到達(dá)出口處速度為
v0
2
(此問中取v0=2
μgL
),再將該區(qū)域電場反向后,發(fā)現(xiàn)滑塊未能從出口滑出,求滑塊所停位置距左邊界多遠(yuǎn).
分析:(1)根據(jù)題意判斷滑塊的運動性質(zhì),然后由平衡條件求出場強(qiáng)的大小與方向,由動能定理求出滑塊速度.
(2)應(yīng)用動能定理求出場強(qiáng)的大小與方向.
(3)對滑塊受力分析,應(yīng)用動能定理列方程,然后求出滑塊靜止時的位置.
解答:解:(1)滑塊從出口處滑出的速度與進(jìn)入該區(qū)域的速度相等,說明滑塊在電場區(qū)域做勻速直線運動,
由平衡條件得:qE=μmg,解得:E=
μmg
q
,方向水平向右,
滑塊進(jìn)入電場前,由動能定理得:-μmgL=
1
2
mv2-
1
2
mv02
解得:v=
v
2
0
-2μgL
;
(2)從滑塊開始運動到出電場區(qū)域,
由動能定理得:-μmg?2L+qEL=
1
2
mv02-
1
2
mv02,
解得:E=
2μmg
q
,方向水平向右;
(3)由題意知,第一次電場方向豎直向上,
由動能定理得:-μmgL-μ(mg-qE)L=
1
2
m(
v0
2
2-
1
2
mv02,
第二次電場反向后,設(shè)滑塊停在距離左邊界s處,
由動能定理得:-μmgL-μ(mg+qE)s=0-
1
2
mv02,
已知v0=2
μgL
,解得:s=
2
3
L;
答:(1)該區(qū)域的電場強(qiáng)度大小為
μmg
q
,方向:水平向右;滑塊滑出該區(qū)域的速度為
v
2
0
-2μgL
;
(2)該區(qū)域的電場強(qiáng)度大小為:
2μmg
q
,方向:水平向右;
(3)滑塊所停位置距左邊
2
3
L處.
點評:本題考查了動能定理的應(yīng)用,對滑塊正確受力分析,分析清楚滑塊的運動過程、應(yīng)用動能定理即可正確解題.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一寬度為L的光滑金屬導(dǎo)軌放置于豎直平面內(nèi),質(zhì)量為m的金屬棒ab沿金屬導(dǎo)軌由靜止開始保持水平自由下落,進(jìn)入高h、方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域。設(shè)金屬棒與金屬導(dǎo)軌始終保持良好接觸,ab棒穿出磁場前已開始做勻速運動,且ab棒穿出磁場時的速度為進(jìn)入磁場時速度的。已知ab棒最初距磁場上邊界的距離為4h,定值電阻的阻值為R,棒及金屬導(dǎo)軌電阻忽略不計,重力加速度為g。求:

(1)在此過程中電阻R產(chǎn)生的熱量Q的大小;

(2)金屬棒穿出磁場時電阻R消耗的功率大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一寬度為L的光滑金屬導(dǎo)軌放置于豎直平面內(nèi),質(zhì)量為m的金屬棒ab沿金屬導(dǎo)軌由靜止開始保持水平自由下落,進(jìn)入高h(yuǎn)、方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域。設(shè)金屬棒與金屬導(dǎo)軌始終保持良好接觸,ab棒穿出磁場前已開始做勻速運動,且ab棒穿出磁場時的速度為進(jìn)入磁場時速度的。已知ab棒最初距磁場上邊界的距離為4h,定值電阻的阻值為R,棒及金屬導(dǎo)軌電阻忽略不計,重力加速度為g。求:

   (1)ab棒剛進(jìn)入磁場時通過電阻R的電流;

  (2)在此過程中電阻R產(chǎn)生的熱量Q的大小;

   (3)金屬棒穿出磁場時電阻R消耗的功率大小。

 

 

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科目:高中物理 來源:2010-2011學(xué)年度海南省嘉積中學(xué)高二下學(xué)期質(zhì)量檢測物理試題 題型:計算題

如圖所示,一寬度為L的光滑金屬導(dǎo)軌放置于豎直平面內(nèi),質(zhì)量為m的金屬棒ab沿金屬導(dǎo)軌由靜止開始保持水平自由下落,進(jìn)入高h(yuǎn)、方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域。設(shè)金屬棒與金屬導(dǎo)軌始終保持良好接觸,ab棒穿出磁場前已開始做勻速運動,且ab棒穿出磁場時的速度為進(jìn)入磁場時速度的。已知ab棒最初距磁場上邊界的距離為4h,定值電阻的阻值為R,棒及金屬導(dǎo)軌電阻忽略不計,重力加速度為g。求:

(1)ab棒剛進(jìn)入磁場時通過電阻R的電流;
(2)在此過程中電阻R產(chǎn)生的熱量Q的大。
(3)金屬棒穿出磁場時電阻R消耗的功率大小。

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科目:高中物理 來源:2014屆度江蘇省揚州市高三第一學(xué)期期中檢測物理試卷(解析版) 題型:計算題

(15分)如圖所示,在寬度為L的兩虛線區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場,一質(zhì)量為m,帶電量為+q的滑塊(可看成點電荷),從距該區(qū)域為L的絕緣水平面上以初速度v0向右運動并進(jìn)入電場區(qū)域,滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ。

⑴若該區(qū)域電場為水平方向,并且用速度傳感器測得滑塊從出口處滑出的速度與進(jìn)入該區(qū)域的速度相同,求該區(qū)域的電場強(qiáng)度大小與方向,以及滑塊滑出該區(qū)域的速度;

⑵若該區(qū)域電場為水平方向,并且用速度傳感器測得滑塊滑出該區(qū)域的速度等于滑塊的初速度v0,求該區(qū)域的電場強(qiáng)度大小與方向;

⑶若將該區(qū)域電場改為豎直方向,測出滑塊到達(dá)出口處速度為v0/2(此問中取v0),再將該區(qū)域電場反向后,發(fā)現(xiàn)滑塊未能從出口滑出,求滑塊所停位置距左邊界多遠(yuǎn)。

 

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