【題目】如圖所示,某空間存在水平向右的勻強電場,現(xiàn)將一套有小球的細直桿放入勻強電場中,小球孔徑略大于細桿直徑,桿足夠長,如圖所示,小球的質(zhì)量為1kg,帶電量為2×10-4C,球與桿間的滑動摩擦因數(shù)為0.5。(取g=10m/s2)
(1)當桿在水平方向上固定時(如圖虛線所示),調(diào)節(jié)電場強度的大小,使電場強度E為2×104N/C,求此時小球受到的摩擦力f1的大小。
(2)若調(diào)節(jié)細桿使桿與水平方向間夾角θ為37°并固定(如圖實線所示),調(diào)節(jié)電場強度的大小,使E為2×105N/C,求小球從靜止出發(fā)在細桿上2秒內(nèi)通過位移的大小。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(3)當電場強度為零時,調(diào)節(jié)細桿與水平方向之間的夾角θ(0<θ<90°),然后固定,使小球從桿的底端以速率v0沿桿上滑。試通過計算、分析,說明在不同的夾角θ情況下,小球在桿上可能的運動情況。
【答案】(1)f1=4N (2)s=20m(3)①當mgsinθ>μmgcosθ,即θ>arctanμ時,小球沿桿先勻減速上滑,再勻加速下滑;②當mgsinθ<μmgcosθ,即θ<arctanμ時,小球沿桿勻減速上滑至停止
【解析】試題分析:小球在水平方向上受電場力與滑動摩擦力作用而靜止,由平衡條件可以摩擦力;對小球進行受力分析,受重力、電場力、支持力和摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律求出加速度,有運動學的公式求出位移;結(jié)合它們的條件與最大靜摩擦力的關(guān)系等分析即可。
(1)當桿在水平方向固定時,小球受到的最大靜摩擦力為fmax=μN=μmg=0.5×10=5N ,
當電場強度E為2×104N/C時,所受的電場力為:,由于4N<5N,說明小球處于靜止狀態(tài),則此時的摩擦力大小f1=4N。
(2)受力分析圖如圖
取沿斜面向上為正方向,電場力為:
根據(jù)牛頓第二定律得:Fcos37-mgsin37°-μ(mgcos37°+Fsin37°)=ma
代入數(shù)據(jù) a=10m/s2
小球從靜止出發(fā)在細桿上2秒內(nèi)通過位移的大。
(3)①當mgsinθ>μmgcosθ,即θ>arctanμ時,小球沿桿先勻減速上滑,再勻加速下滑;
②當mgsinθ<μmgcosθ,即θ<arctanμ時,小球沿桿勻減速上滑至停止
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【題目】如圖所示,在真空中有一水平放置的不帶電平行板電容器,板間距離為d,電容為C,上極板B接地,現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m,帶電荷量為q的小油滴,以相同的初速度持續(xù)不斷地從兩板正中間沿圖中虛線所示方向射入,第一滴油滴正好落到下極板A的正中央P點。能落到A極板的油滴僅有N滴,且第N+1滴油滴剛好能飛離電場,假設(shè)落到A極板的油滴的電荷量能被極板全部吸收,不考慮油滴間的相互作用,重力加速度為g,則
A. 落到A極板的油滴數(shù)N=
B. 落到A極板的油滴數(shù)N=
C. 第N+1滴油滴經(jīng)過電場的整個過程中所增加的動能為
D. 第N+1滴油滴經(jīng)過電場的整個過程中減少的機械能為
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【題目】甲、乙兩輛汽車在同一水平直道上運動,其運動的位移—時間圖像(xt圖像)如圖所示,則下列關(guān)于兩車運動情況的說法中錯誤的是( )
A. 甲車先做勻減速直線運動,后做勻速直線運動
B. 乙車在0~10 s內(nèi)的平均速度大小為0.8 m/s
C. 在0~10 s內(nèi),甲、乙兩車相遇兩次
D. 若乙車做勻變速直線運動,則圖線上P所對應的瞬時速度大小一定大于0.8 m/s
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【題目】質(zhì)量為m的帶正電量為q的小球A懸掛在絕緣細線上,處在勻強電場中,當小球A靜止時,細線與豎直方向成θ角。若電場方向為水平方向,則此勻強電場的電場強度大小為_____ N/C;若此電場的方向恰使小球受到的電場力最小,則此勻強電場的電場強度大小為______N/C。
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【題目】將一拋球入框游戲簡化如下:在地面上豎直固定一矩形框架,框架高1m、長3m,拋球點位于框架底邊中點正前方2m,離地高度為1.8m,如圖所示,假定球被水平拋出,方向可在水平面內(nèi)調(diào)節(jié),不計空氣阻力, ,忽略框架的粗細,球視為質(zhì)點,球要在落地前進入框內(nèi),則球被拋出的速度大小可能為( )
A.
B.
C.
D.
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【題目】在物理學的重大發(fā)現(xiàn)中,科學家總結(jié)出了許多物理學方法,如:理想實驗法、控制變量法、極限思想法、類比法、科學假說法和建立理想模型法等,以下關(guān)于物理學研究方法的敘述不正確的是( )
A. 根據(jù)速度的定義式,當非常小時,就可以表示物體在t時刻的瞬時速度,該定義運用了極限思想法
B. 用比值法定義了速度、加速度、位移這三個物理量
C. 在推導勻變速直線運動位移公式時,把整個運動過程等分成很多小段,每一小段近似看做勻速直線運動,然后把各小段的位移相加,這里運用了微元法
D. 引入平均速度、重心的概念運用了等效替代法
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【題目】用不可伸長的細線懸掛一質(zhì)量為M的小木塊,木塊靜止,如圖所示.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的子彈自左向右水平射入木塊,并瞬間停留在木塊中,子彈初速度為v0,則下列判斷正確的是( )
A. 從子彈射向木塊到一起上升到最高點的過程中系統(tǒng)的機械能不守恒
B. 子彈射入木塊瞬間動量守恒,故子彈射入木塊瞬間子彈和木塊的共同速度為
C. 忽略空氣阻力,子彈和木塊一起上升過程中系統(tǒng)機械能守恒,其機械能等于子彈射入木塊前的動能
D. 子彈和木塊一起上升的最大高度為
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【題目】光束l和光束2通過三棱鏡的傳播路徑如圖示.針對光束l和光束2,以下說法正確的有( 。
A. 兩束光束在棱鏡中的傳播時間相等
B. 兩束光束以相同的入射角從水中斜射入空氣中時,如果光束1發(fā)生全反射,那么光束2也一定發(fā)生全反射
C. 兩束光在大氣中傳播遇到浮塵等小顆粒時,光束2的衍射比光束1明顯
D. 通過同一實驗裝置觀察兩束光的雙縫干涉條紋,光束l的條紋間距比光束2的大
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【題目】下列所指的計時數(shù)據(jù)指時間的是
A. 這次秋游擬定于10月28日下午14點30分出發(fā),請大家做好準備
B. 我校男子百米跑的記錄是11秒82,是在前年運動會上創(chuàng)造的
C. 2015年9月3日10時中國抗日戰(zhàn)爭勝利70周年閱兵正式開始
D. 由廣州恒大隊對陣西亞勝隊的2015年亞俱杯足球賽決賽在今晚8時開賽
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