题目内容
【题目】如图所示,竖直平面xOy内有三个宽度均为首尾相接的电场区域ABFE、BCGF和CDHG。三个区域中分别存在方向为+y、+y、+x的匀强电场,且电场区域竖直方向无限大,其场强大小比例为2∶1∶2。现有一带正电的物体以某一初速度从坐标为(0, )的P点射入ABFE场区,初速度方向水平向右。物体恰从坐标为(2, /2)的Q点射入CDHG场区,已知物体在ABFE区域所受电场力和所受重力大小相等,重力加速度为,物体可以视为质点,求:
(1)物体进入ABFE区域时的初速度大小;
(2)物体在ADHE区域运动的总时间;
(3)物体从DH边界射出位置的坐标.
【答案】(1) (2)(3)
【解析】设三个区域的电场强度大小依次为2E、E、2E,物体在三个区域运动的时间分别t1、t2、t3.
(1)在BCGF区域,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律得:mg-qE=ma2,
而:2qE=mg
得:
在水平方向有:L=v0t
在竖直方向有:
解得: ,
(2)在ABEF区域.对物体进行受力分析,在竖直方向有:2qE=mg
物体做匀速直线运动,有: ,
在BCGF区域,物体做类平抛运动,有: ,
在Q点竖直方向速度为:
则Q点速度为: ,与水平方向夹角为45°
在CDHG区域 由于2qE=mg
对物体进行受力分析,mg,与水平方向夹角为45°,与速度方向相同,物体做匀加速直线运动.
运动到x轴过程,根据运动学公式,有:
解得:
所以有:
(3)物体在ABFE区域做匀速直线运动,在BCGF区域物体做类平抛运动,偏移量为
在CDHG区域,沿与水平方向夹角为45°,物体做匀加速直线运动,竖直方向位移为L,则物体从DH边界射出位置的坐标为
【题目】如图所示,某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的合成.A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负.A连接质量不计的细绳,可沿固定的板做圆弧形移动,B固定不动,通过光滑铰链连接长0.3m的杆,将细绳连接在杆右端0点构成支架,保持杆在水平方向.按如下步骤操作:
①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB=θ;
②对两个传感器进行调零;
③用另一根绳在O点悬挂一个钩码,记录两个传感器读数;
④取下钩码,移动传感器A改变θ角.
重复上述实验步骤,得到下表数据:
F1/N | 1.001 | 0.580 | … | 1.002 | … |
F2/N | ﹣0.868 | ﹣0.291 | … | 0.865 | … |
θ | 30° | 60° | … | 150° | … |
(1)根据表格,A传感器对应的是表中的力_____(填“F1”或“F2”),钩码质量为_____㎏(g=10 m/s2,结果保留位有效数字).
(2)本实验中多次对传感器进行调零,其目的是_____.