题目内容

【题目】如图所示,在竖直平面内的平面直角坐标系xoy中,x轴上方有水平向右的匀强电场,有一质量为m,电荷量为-q(-q<0)的带电绝缘小球,从y轴上的P(0,L)点由静止开始释放,运动至x轴上的A(-L,0)点时,恰好无碰撞地沿切线方向进入在x轴下方竖直放置的四分之三圆弧形光滑绝缘细管。细管的圆心O1位于y轴上,交y轴于点B,交x轴于A点和C(L,0)点。该细管固定且紧贴x轴,内径略大于小球外径。小球直径远小于细管半径,不计一切阻力,重力加速度为g。求:

(1)匀强电场的电场强度的大小;

(2)小球运动到B点时对管的压力的大小和方向;

(3)小球从C点飞出后会落在x轴上的哪一位置。

【答案】(1);(2)mg方向向下;(3)-7L。

【解析】

(1)小球释放后在重力和电场力的作用下做匀加速直线运动,小球从A点沿切线方向进入,则此时速度方向与竖直方向的夹角为45°,即加速度方向与竖直方向的夹角为45°,则

解得:

(2)根据几何关系可知,圆弧的半径

从P到B点的过程中,根据动能定理得:

在B点,根据牛顿第二定律得:

联立解得:

,

方向向上,由牛顿第三定律可知,小球运动到B点时对管的压力的方向向下

(3)从P到A的过程中,根据动能定理得:

解得:

小球从C点抛出后做类平抛运动,抛出时的速度

小球的加速度

,

当小球沿抛出方向和垂直抛出方向位移相等时,又回到x轴,则有:

解得:

则沿x轴方向运动的位移

则小球从C点飞出后落在x轴上的位置

练习册系列答案
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【题目】某兴趣小组用如图所示装置探究物体的加速度与力、质量的关系。

(1)我们已经知道,物体的加速度a同时跟合外力F和质量m两个因素有关。要研究这三个物理量之间的定量关系所用的思想方法是______________

A.理想实验法 B.等效替代法

C.控制变量法 D.建立物理模型法

(2)同学甲用砂桶的重力当作小车受到的合外力F,为了减小这种做法带来的实验误差,她先做了两方面的调整措施:

a.用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是 ___________ ;

b.使砂桶的质量 ________(填“远小于”、“远大于”或“等于”)小车的质量,目的是使拉小车的力近似等于砂桶的重力。

(3)完成上述操作后,同学甲在砂桶中加入适量砂,接通打点计时器电源(频率50Hz),松开小车,小车运动。纸带被打出一系列点,其中的一段如图所示。从图中可读出x1=3.10 cm,x2=_______ cm, 由此求得加速度的大小a=______ m/s2(计算结果保留两位有效数字)。

(4)同学乙在做“探究加速度与力的关系”和“探究加速度和质量的关系”两个实验时,把两个实验数据(每个实验各5组数据)都记录在表中。数据是按照加速度的大小排列的,两个实验的数据混在一起,而且有两个数据模糊不清(表中空格)。如果模糊的数据是正确的,其数值应该是多少?请填在表中 (结果保留两位有效数字)。

________、______。

F/N

m/kg

a/(m·s-2)

0.29

0.86

0.34

0.14

0.36

0.39

0.29

0.61

0.48

0.19

0.36

0.53

0.24

0.29

0.41

0.71

0.29

0.36

0.81

0.29

0.31

0.94

0.34

0.36

0.94

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