题目内容

11.如图所示,绝缘光滑水平面上,放一质量为m=2.0×10-3 kg的带正电滑块A,所带电荷量为q=1.0×10-7 C,在水平方向加一水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E=4.0×105 N/C,滑块A由静止释放,求:当滑块速度为v=1m/s时,滑块滑行的距离.

分析 根据F=Eq可求得电场力大小,再根据牛顿第二定律即可求得加速度大小,对根据位称和速度关系即可求得滑块滑行的距离.

解答 解:滑块所受的电场力:F=Eq=4×105×1.0×10-7=4×10-2 N
根据牛顿第二定律得:F=ma
解得:a=20 m/s2
根据匀变速直线运动位移与速度关系得:2ax=v2 
解得:x=$\frac{{v}^{2}}{2a}$=$\frac{1}{2×20}$=2.5×10-2 m
答:当滑块速度为v=1m/s时,滑块滑行的距离为2.5×10-2 m.

点评 本题考查带电粒子在电场中的运动分析,要注意只需将电场力作为物体受到的一种力,再根据受力分析和牛顿第二定律分析求解即可.

练习册系列答案
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20.图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为 50Hz 的交流电源,打点的时间间隔用△t 表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.

(1)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列间距均匀的点.
②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码.
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量 m.
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③.
⑤在每条纸带上清晰的部分,每5 个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距 s1,s2,….求出与不同 m 相对应的加速度a.
⑥以砝码的质量 m 为横坐标,$\frac{1}{a}$为纵坐标,在坐标纸上做出$\frac{1}{a}$-μ关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则$\frac{1}{a}$与m 处应成线性关系(填“线性”或“非线”).
(2)完成下列填空:
(ⅰ)本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车和车中砝码的总质量.
(ⅱ)设纸带上三个相邻计数点的间距为 s1、s2 和 s3.a 可用 s1、s3 和△t 表示为a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50(△t)^{2}}$.图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可读出s1=24.3mm,s3=47.2mm.由此求得加速度的大小a=1.145m/s2
(ⅲ)图 3 为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为 k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为$\frac{1}{k}$,小车的质量为$\frac{b}{k}$.

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