18.(2011·高考福建理综)如图甲,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中.一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态.一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g.

(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1

(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释放到速度大小为vm的过程中弹簧的弹力所做的功W

(3)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图象.图中横坐标轴上的t1t2t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量.(本小题不要求写出计算过程)

[解析] (1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中做初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则有

qE+mgsinθma                 ①

s0at                     ②

联立①②可得

t1=               ③

(2)滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为x0,则有

mgsinθ+qEkx0                ④

从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得

(mgsinθ+qE)·(s0+x0)+Wmv-0       ⑤

联立④⑤可得

Wmv-(mgsinθ+qE)·(s0+)

(3)如图

17.如图所示,在水平桌面上有两个静止的物块AB(均可视为质点),质量均为m=0.2kg,桌子处于方向斜向右上方与水平方向成45°角、电场强度E=10N/C的匀强电场中.物块A带正电,电荷量q=0.1C,A与桌面的动摩擦因数μ=0.2,物块B是绝缘体,不带电,桌面离地面的高度h=5m,开始时,AB相距L=2m,B在桌子的边缘,在电场力作用下,A开始向右运动,并与B发生碰撞,碰撞中无能量损失, AB间无电荷转移,求:( )

 

(1)A经过多长时间与B相碰;

(2)AB落点之间的水平距离.

[解析] (1)选取A为研究对象,其受力情况如图所示:

根据牛顿第二定律:Eqcos45°-FfmaA     ①

A物体在竖直方向受力平衡:FN+Eqsin45°=mg ②

 

FfμFN                  ③

A经过时间tB发生碰撞,

由运动学公式有:

LaAt2                    ④

由①②③④式得 t=1s

(2)AB碰撞前一瞬间,A的速度vAaAt      ⑤

碰撞过程中动量与能量均守恒,设碰后AB的速度分别为vAvB

mvAmvA+mvB              ⑥

mvmv′+mv′            ⑦

由⑤⑥⑦式得:vA=0 vB=4m/s

碰后,B做平抛运动,其水平位移sBvBtB    ⑧

tB=                   ⑨

碰后,A在空中的受力情况如图所示.A在竖直方向做匀加速直线运动,设加速度为aAy,在水平方向做匀加速直线运动,设加速度为aAx

aAy=             ⑩

aAx=               ⑪

A的水平位移sAaAxt            ⑫

haAyt                  ⑬

?s=|sBsA|

由以上各式得:?s=1m           ⑭

(①-⑭每个式子1分)

[评析] 此题情景新,过程多,侧重于考查牛顿运动定律以及运动学知识,同时考查了动量与能量、带电粒子在电场中的运动等知识点.处理此类综合问题,受力分析、过程分析、情景分析是关键.

14.在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中,先在平板上依次铺好白纸、复写纸和导电纸,将电源、开关和电极AB按照图所示连接好,将灵敏电流计的两个接线柱分别和两个探针相连接,并判断出灵敏电流计的指针偏转方向与电流方向间的关系是:当电流由正接线柱流入电流计时,电流计的指针向右偏转.在电极AB的连线上等距离地取abcde5个基准点,闭合开关S后,用一个探针接触某一基准点,另一探针在导电纸上缓慢移动,直到电流计示数为零,则此时另一个探针所在位置与基准点等电势.由此可以找到一系列的等势点,进而描绘出过该基准点的等势线.

(1)若在图中连接灵敏电流计正接线柱的探针接触a点,连接灵敏电流计负接线柱的探针接触b点时,灵敏电流计的指针向左偏转,则可以判断电极A接在电源的__________极上(填“正”或“负”).

(2)若灵敏电流计的两个探针分别接触a点和b点,灵敏电流计的示数为I1 ;若灵敏电流计的两个探针分别接触b点与c点,灵敏电流计的示数为I2,则I1I2相比较,有I1__________I2(填“大于”、“小于”或“等于”).

[解析] (1)由于电流从电流计正接线柱流入时,电流计指针向右偏,而现在是电流计指针向左偏,说明电流是从负接线柱流入电流计的,故b点电势高于a点,所以电极A与电源负极相连.

(2)由于abbc是等间距,而电流场是非匀强场,且靠近两电极处的场强要大,故ab间的电势差大于bc间的电势差,所以I1大于I2.

[答案] (1)负 (2)大于

 0  138923  138931  138937  138941  138947  138949  138953  138959  138961  138967  138973  138977  138979  138983  138989  138991  138997  139001  139003  139007  139009  139013  139015  139017  139018  139019  139021  139022  139023  139025  139027  139031  139033  139037  139039  139043  139049  139051  139057  139061  139063  139067  139073  139079  139081  139087  139091  139093  139099  139103  139109  139117  447348 

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