(混合場(chǎng)內(nèi)直線運(yùn)動(dòng)問題的分析)帶負(fù)電的小物體A放在傾角為的足夠長的絕緣斜面上,整個(gè)斜面處于范圍足夠大、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,如圖物體A的質(zhì)量為m,電荷量為-q,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,它在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力大小等于重力的一半.物體A在斜面上由靜止開始下滑,經(jīng)過時(shí)間t后突然在斜面區(qū)域加上范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,此后物體A沿斜面繼續(xù)下滑距離L后離開斜面.求:

(1)物體A在斜面上的運(yùn)動(dòng)情況如何?說明理由

(2)物體A在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中有多少能量轉(zhuǎn)化成內(nèi)能?

答案:
解析:

  解析:(1)物體A在斜面上受重力、電場(chǎng)力、支持力、滑動(dòng)摩擦力的作用,如圖所示.由此可知:

  小物體A在恒力作用下,先在斜面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng);

 、诩由蟿驈(qiáng)磁場(chǎng)后,還受到方向垂直于斜面向上的洛倫茲力的作用,方可使A離開斜面,故磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該垂直紙面向里,隨著速度的增加,洛倫茲力增大,斜面的支持力減小,滑動(dòng)摩擦力減小,物體繼續(xù)做加速度增大的加速直線運(yùn)動(dòng)直到斜面的支持力為零,此后物體A將離開斜面.

  (2)加磁場(chǎng)之前,物體A做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律,有

  

  

  由以上三式得:

  A在斜面上運(yùn)動(dòng)的距離為

  加上磁場(chǎng)后,受洛倫茲力的作用,隨速度的增大支持力在減小,直到支持力為零時(shí)物體A離開斜面.有

  解得:

  物體A在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中,重力和電場(chǎng)力做正功,滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功,洛倫茲力不做功,由動(dòng)能定理得:

  物體A克服摩擦力做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能


提示:

該題涉及到重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力做功特點(diǎn)和動(dòng)能定理等知識(shí)點(diǎn),考查學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的理解和掌握情況,同時(shí)考查了學(xué)生對(duì)接觸物體的分離條件的靈活運(yùn)用,解決此題的關(guān)鍵是抓住重力、電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)、洛倫茲力永不做功的特點(diǎn),另要注意加上磁場(chǎng)后,受洛倫茲力的影響,隨速度的增大支持力在減小,直到支持力為零時(shí)物體A離開


練習(xí)冊(cè)系列答案
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關(guān)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的加速度的方向?yàn)檎、?fù)值問題,下列說法中錯(cuò)誤的是(  )

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有一輛可自動(dòng)變速的汽車,總質(zhì)量為1 000kg,行駛中該車速度在14m/s至20m/s范圍內(nèi)可保持恒定功率20kW不變.一位同學(xué)坐在駕駛員旁觀察車內(nèi)里程表和速度表,記錄了該車在位移120m至400m范圍內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的一組數(shù)據(jù)如下:
s/m 120 160 200 240 280 320 360 400
v/m?s-1 14.0 16.5 18.0 19.0 19.7 20.0 20.0 20.0
根據(jù)上面的數(shù)據(jù)回答下列問題.(設(shè)汽車在上述范圍內(nèi)受到的阻力大小不變)
(1)估算該汽車受到的阻力為多大?
(2)當(dāng)汽車速度為16.0m/s時(shí)加速度為多大?
(3)在位移120m至320m過程中所花的時(shí)間是多少?

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(2011?雙流縣模擬)(1)在“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端附有滑輪的長木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下面的儀器和器材中,必須使用的有
AC
AC
.(填選項(xiàng)代號(hào))
A.電壓合適的50HZ交流電源    B.電壓可調(diào)的直流電源      C.刻度尺     D.秒表         E.天平
(2)圖示為一次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶,紙帶上每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)點(diǎn)未畫出,按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5、6七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)出1、2、3、4、5、6點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如圖所示(單位:cm).由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn)4所代表時(shí)刻的即時(shí)速度大小v4=
0.41
0.41
m/s,小車的加速度大小a=
0.76
0.76
m/s2(注意:保留兩位有效數(shù)字).

(2)兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中利用如圖(a)所示的電路測(cè)定定值電阻R0、電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí),一個(gè)同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V1的測(cè)量數(shù)據(jù),另一同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V2的測(cè)量數(shù)據(jù).并根據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖(b)所示兩條U-I圖線.回答下列問題:
(1)根據(jù)甲、乙兩同學(xué)描繪的圖線,可知
AD
AD

A.甲同學(xué)是根據(jù)電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)
B.甲同學(xué)是根據(jù)電壓表V2和電流表A的數(shù)據(jù)
C.乙同學(xué)是根據(jù)電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)
D.乙同學(xué)是根據(jù)電壓表V2和電流表A的數(shù)據(jù)
(2)圖象中兩直線的交點(diǎn)表示的物理意義是
BC
BC

A.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最右端      B.電源的輸出功率最大
C.定值電阻R0上消耗的功率為0.5W          D.電源的效率達(dá)到最大值
(3)根據(jù)圖(b),可以求出定值電阻R0=
2.0
2.0
Ω,電源電動(dòng)勢(shì)E=
1.5
1.5
V,內(nèi)電阻r=
1.0
1.0
Ω.(保留兩位有效數(shù)字)
(4)該電路中電流表的讀數(shù)能否達(dá)到0.6A,試說明理由

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科目:高中物理 來源:高考二輪復(fù)習(xí)物理(3)力與物體的直線運(yùn)動(dòng) 題型:038

(電場(chǎng)內(nèi)的直線運(yùn)動(dòng)問題)如圖所示,傾角為的斜面AB是粗糙且絕緣的,AB長為L,CAB的中點(diǎn),在A、C之間加一方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),與斜面垂直的虛線CD為電場(chǎng)的邊界.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),從B點(diǎn)開始在B、C間以速度υ0沿斜面向下做勻速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過C后沿斜面勻加速下滑,到達(dá)斜面底端A時(shí)的速度大小為υ.試求:

(1)小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;

(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小

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