题目内容

【题目】如图甲所示,一足够长的绝缘竖直杆固定在地面上,带电量为0.01C、质量为0.1kg的圆环套在杆上。整个装置处在水平方向的电场中,电场强度E随时间变化的图像如图乙所示,环与杆间的动摩擦因数为0.5。t=0时,环由静止释放,环所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力,g取10m/s2。下列说法正确的是(  )

A.环先做加速运动再做匀速运动

B.2s时环的加速度为5m/s2

C.0~2s内,环的位移小于2.5m

D.0~6s内,环的最大动能为20J

【答案】BCD

【解析】

A.在t=0时刻,圆环所受摩擦力为

所以开始时刻圆环保持静止,当

即

时,摩擦力与重力大小相等,所以圆环从t=1s开始沿着杆向下运动,因为电场力从t=1s时刻到t=3s时刻,逐渐减小,滑动摩擦力也逐渐减小,所以圆环的加速度会增大,物体做加速运动,一直加速到t=5s时刻速度达到最大,从t=5s时刻到t=6s时刻,滑动摩擦力大于重力,加速度方向向上,要做减速运动,故A错误;

B.当t=2s时刻,E=1×102V/m,由牛顿第二定律得

代入数据解得

故B正确;

C.假设从t=1s到t=2s这段时间内圆环一直做匀加速直线运动,则0~2s内环的位移为

故C正确;

D.由题意知当t=5s时刻圆环达到最大速度,根据E-t图得到函数关系为

E=300-100t

由牛顿第二定律得:

mg-μqE=ma

代入数据解得a与t的函数关系为

a=5t-5

即加速度a与时间t也是一次函数,即线性关系,(3s后斜率变为负,因为摩擦力开始增大)依据a-t图象面积的物理意义表示速度的改变量,所以从t=1s到t=5s这段时间内,速度的改变量为

又因为

得圆环得最大速度为

故圆环的最大动能为

故D正确。

故选BCD。

练习册系列答案
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【题目】市场上销售的铜质电线电缆产品中,部分存在导体电阻不合格问题,质检部门检验发现一个是铜材质量不合格,使用了再生铜或含杂质很多的铜;再一个就是铜材质量可能合格,但横截面积较小。某兴趣小组想应用所学的知识来检测实验室中一捆铜电线的电阻率是否合格。小组成员经查阅,纯铜的电阻率为。现取横截面积约为1 mm2、长度为100m(真实长度)的铜电线,进行实验测量其电阻率,实验室现有的器材如下:

A.电源(电动势约为5V,内阻不计);

B.待测长度为100m的铜电线,横截面积约1 mm2;

C.电压表V1(量程为3V,内阻约为0.5 kΩ);

D.电压表V2(量程为5V,内阻约为3 kΩ);

E.电阻箱R(阻值范围0~999.9Ω);

F.定值电阻

G.开关、导线若干。

(1)小组成员先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d,如图甲所示,则_________mm。

(2)小组设计的测量电路如图乙所示,则P是___________,N是____________,(填器材名称及对应符号)通过实验作出的图象如图丙所示。

(3)图乙电路测得铜电线的电阻测量值比真实值___________(选填“偏大”、“不变”或“偏小”),原因是_______________________________。

(4)这捆铜电线的电阻率______________(结果保留三位有效数字);从铜电线自身角度,你认为电阻率大的可能原因是______________。

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