题目内容
12.(1)物块从斜面底端滑到斜面顶端所用的时间;
(2)物块从斜面抛出运动到最高点时速度大小及运动的时间;
(3)物块从斜面底端开始运动到最高点的过程中,电场力做的功.
分析 (1)对物体进行受力分析,结合牛顿第二定律求出物体的加速度,然后由运动学的公式即可求出时间;
(2)结合(1)求出物块到达斜面的顶端的速度;物块离开斜面后竖直方向做竖直上抛运动,水平方向做匀加速直线运动,将运动分解即可求出;
(3)由运动学的公式求出物块在水平方向的位移,电场力做的功:W=qEd.
解答 解:(1)物块在斜面是运动的过程中受到重力、电场力和支持力,受力如图:![]()
沿斜面方向:qEcosα-mgsinα=ma
所以:a=0.
可知物块沿斜面向上做匀速直线运动,到达顶端的时间:${t}_{1}=\frac{\frac{H}{sinα}}{{v}_{0}}=\frac{h}{{v}_{0}sinα}$
(2)物块沿斜面向上做匀速直线运动,到达顶端的速度还是v0,物块离开斜面后竖直方向做竖直上抛运动,水平方向做匀加速直线运动,竖直方向:
vy=v0sinα-gt
到达最高点时,vy=0,所以到达最高点的时间:${t}_{2}=\frac{{v}_{0}sinα}{g}$
所以到达最高点时,沿水平方向的分速度:${v}_{x}={v}_{0}cosα+\frac{qE}{m}•{t}_{2}$
联立得:vx=v0cosα+v0sinα•tanα
(3)斜面的水平长度:${x}_{1}=\frac{H}{tanα}$,
物块离开斜面后水平方向的位移:${x}_{2}={v}_{0}cosα•{t}_{2}+\frac{1}{2}•\frac{qE}{m}•{t}_{2}^{2}$=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2g}(2sinαcosα+si{n}^{2}αtanα)$
整个的过程中电场力做的功:W=qE(x1+x2)=mgH+mv${\;}_{0}^{2}$cos2α+$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}sinα$
答:(1)物块从斜面底端滑到斜面顶端所用的时间是$\frac{h}{{v}_{0}sinα}$;
(2)物块从斜面抛出运动到最高点时速度大小的v0cosα+v0sinα•tanα,运动的时间$\frac{{v}_{0}sinα}{g}$;
(3)物块从斜面底端开始运动到最高点的过程中,电场力做的功mgH+mv${\;}_{0}^{2}$cos2α+$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}sinα$.
点评 本题考查带电小球在复合场中的运动,小球的运动 分两段,分别根据对应的情况列出方程,然后结合匀速直线运动和运动飞画出与分解飞方法即可求出.题目的难度比较大.
| A. | A物块的质量为4kg | B. | 乙图中绳子受到的拉力大为20N | ||
| C. | 乙图中两物块加速度大小为10m/s2 | D. | 乙图中两物块加速度大小为5m/s2 |
| A. | t0为0.07s | |
| B. | 线框AB边到达M2N2时的速率为1m/s | |
| C. | 线框匀速运动时的速率为10m/s | |
| D. | 从剪断细线到整个线框通过两个磁场区的过程中产生的电热为13J |
| A. | 角速度之比为2:1 | B. | 向心加速度之比为4:1 | ||
| C. | 周期之比为1:8 | D. | 向心力之比为16:1 |