题目内容
19.在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电轻绳的一端连着一个质量为m=1kg的带电小球,另一端固定于O点.把小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速释放.已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ=37°?(如图).求小球经过最低点时细线对小球的拉力.(sin37°=0.6;cos37°=0.8)分析 从释放点到左侧最高点,根据重力势能的减小等于电势能的增加可知,电场力与重力的关系.小球运动到最低点的过程,电场做负功,重力做正功,根据动能定理求出小球经过最低点时的速度.小球经过最低点时,重力和细线的拉力的合力提供向心力,牛顿第二定律求解拉力.
解答 解:设细线长为L,球的电荷量为q,场强为E.若电荷量q为正,则场强方向在题图中向右,反之向左.
即带电小球受到的电场力F=qE,方向水平向右,
从释放点到左侧最高点,根据动能定理得:
mgLcosθ-qEL(1+sinθ)=0 ①
若小球运动到最低点时的速度为v,由动能定理得
mgL-qEL=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$ ②
此时线的拉力为T,由牛顿第二定律得
T-mg=$\frac{m{v}^{2}}{L}$ ③
由以上各式解得$T=mg(3-\frac{2cosθ}{1+sinθ})=1×10×(3$$-\frac{2×0.8}{1+0.6})$=20N.
答:小球经过最低点时细线对小球的拉力为20N
点评 本题是高考真题,考查动能定理和牛顿第二定律综合应用的能力,动能定理和向心力的关联点是速度.
练习册系列答案
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13.下列说法中正确的是( )
A. | 结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢,原子核越稳定 | |
B. | β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的 | |
C. | 康普顿效应表明光子除了具有能量外还具有动量 | |
D. | 在光电效应实验中,某金属的截止频率对应的波长为λ0,若用波长为λ(λ>λ0)的单色光做该实验,会产生光电效应 |
14.某同学在实验室测汽车电热器在不同电压下的电功率,此电热器额定电压为12V(车用蓄电池输出的最高直流电压).该同学用学生电源代替蓄电池,输出电压为16V,导线、开关等已经备齐,供选择的器材有:
A.0~3A电流表
B.0~0.6A电流表
C.0~3V电压表
D.0~15V电压表
E.0~10Ω、0.5A滑动变阻器
F.0~10Ω、2A滑动变阻器
该同学测量的数据记录如表:
(1)合理选择使用的器材:电流表B,电压表D,滑动变阻器F(填序号).
(2)在方框中画出合理的电路图.
(3)电热器的额定功率为6W.
A.0~3A电流表
B.0~0.6A电流表
C.0~3V电压表
D.0~15V电压表
E.0~10Ω、0.5A滑动变阻器
F.0~10Ω、2A滑动变阻器
该同学测量的数据记录如表:
U/V | 2.4 | 3.0 | 5.0 | 8.0 | 10.0 | 12.0 |
I/A | 0.15 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.45 | 0.50 |
(2)在方框中画出合理的电路图.
(3)电热器的额定功率为6W.
11.如图所示,轻杆长为L,一端固定在水平轴上的O点,另一端固定一个小球(可视为质点).小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动,且能通过最高点,g为重力的加速度,下列说法正确的是( )
A. | 小球到达最高点时所受轻杆的作用力不可能为零 | |
B. | 小球通过最低点时所受轻杆的作用力不可能向下 | |
C. | 小球通过最高点时所受轻杆的作用力一定随小球速度的增大而增大 | |
D. | 小球通过最低点时所受轻杆的作用力可能随小球速度的增大而减小 |
8.对于理想气体方程$\frac{PV}{T}$=恒量,下列叙述正确的是( )
A. | 质量相同的不同种气体,恒量一定相同 | |
B. | 质量不同的不同种气体,恒量一定不相同 | |
C. | 摩尔数相同的任何气体,恒量一定相等 | |
D. | 标准状态下的气体,恒量一定相同 |