题目内容
11.(1)电场强度的大小;
(2)小球抛出时的初速度大小;
(3)若小球运动到O点(图中未标出)时的动能是抛出时初动能的2倍,则它从点运动到该点的过程中电势能的变化量是多少?
分析 (1)结合小球运动的特点与平抛运动的方程,判断出小球在竖直方向受到重力与电场力在竖直方向的分力大小相等,方向相反,由此求出电场力的大小,再由F=qE即可求出电场强度;
(2)由平抛运动的方程即可求出平抛运动的初速度,以及到达P时的速度;
(3)由动能定理即可求出电势能的变化.
解答 解:(1)小球以某一初速度从O点竖直向上抛出,它的轨迹恰好满足抛物线方程y=kx2,说明小球做类平抛运动,则电场力与重力的合力沿y轴正方向,
竖直方向:qE•sin45°=mg,
所以:qE=$\sqrt{2}$mg,
电场强度的大小为:E=$\frac{\sqrt{2mg}}{q}$;
(2)对小球受力分析可知,小球受到的合力:F合=qEcos45°=mg=ma,
解得:a=g,由平抛运动规律有:$\frac{1}{k}$=v0t,
$\frac{1}{k}$=$\frac{1}{2}$gt2,
得初速度大小为v0=$\sqrt{\frac{g}{2k}}$,
(3)由动能定理可得:
△Ek=EK-Ek0=W合=mgy
解得:y=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2g}$=$\frac{1}{4k}$
又有:y=kx2
故小球在竖直方向上的位移x=$\frac{1}{2k}$
由能量守恒定律得,电势能的变化量:
△EP=-△E机=-(mgx+△Ek)=-$\frac{3mg}{4k}$
答:(1)电场强度的大小为$\frac{\sqrt{2mg}}{q}$
(2)小球抛出时的初速度大小为$\sqrt{\frac{g}{2k}}$;
(3)若小球运动到O点(图中未标出)时的动能是抛出时初动能的2倍,则它从点运动到该点的过程中电势能的变化量是-$\frac{3mg}{4k}$
点评 本题考查带电粒子在电场中的运动规律,注意掌握带电粒子在电场中的类平抛运动规律的应用,能准确利用运动的合成和分解规律进行分析求解,同时注意掌握数学规律的正确应用才能准确求解.
| A. | 波速为4m/s | |
| B. | 波的周期为0.8s | |
| C. | x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰 | |
| D. | x的坐标为15m的质点在0.2s内会随波前进0.8m | |
| E. | 当质点P位于波峰时,x坐标为17m的质点恰好位于波谷 |
| A. | 此时穿过线圈的磁通量为NBS,产生的电动势为零 | |
| B. | 线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωt | |
| C. | P向下移动时,电流表示数变小 | |
| D. | P向下移动时,发电机的电功率增大 |
| A. | t=0.02 s时,电压表示数为零 | |
| B. | 调节增大可变电阻R的阻值,电压表的示数增大 | |
| C. | 调节可变电阻R的阻值,电流表示数变化范围为1.1 A~2.2 A | |
| D. | 可变电阻R的阻值为10Ω时,可变电阻上消耗的电功率最大 |