题目内容
(1)小球运动到管口B时的速度vB的大小;
(2)小球离开管口B后撤去电场,求:小球着地点与管口B的水平距离s.
(3)求:小球从开始到落地过程中电势能的变化量△E及时间t.
分析:(1)对A到B的过程,运用动能定理,求出小球运动到管口B时的速度.
(2)小球离开B后撤去电场,小球做平抛运动,结合高度求出运动的时间,通过初速度和实际求出水平距离.
(3)根据电场力做功求出电势能的变化量,小球在竖直管中做自由落体运动,在水平管中做匀加速直线运动,最后做平抛运动,分别求出各段运动的时间,从而得出总时间.
(2)小球离开B后撤去电场,小球做平抛运动,结合高度求出运动的时间,通过初速度和实际求出水平距离.
(3)根据电场力做功求出电势能的变化量,小球在竖直管中做自由落体运动,在水平管中做匀加速直线运动,最后做平抛运动,分别求出各段运动的时间,从而得出总时间.
解答:解:(1)在小球从A运动到B的过程中,对小球运用动能定理得,
mgl2+F电l1=
mvB2-0
解得vB=
代入数据可得vB=2.0m/s.
(2)小球离开B点后,做平抛运动,水平位移为s,在空中运动的时间为t3,
水平方向有:s=vBt3.
竖直方向有:h=
gt2,
联立各式,代入数据解得t3=1s,s=2m.
(3)电场力做功W=Eql1=1J
所以电势能减少1J.
小球在竖直管运动时间为t1 球在水平管运动时间为t2
在竖直管中,L2=
gt12 代入数据解得t1=0.14s
因为v=gt1
在水平管中,根据vB=v+at2,a=
=
g
代入数据解得 t2=0.12s.
t=t1+t2+t3=1.26 s.
答:(1)小球运动到管口B时的速度vB的大小为2.0m/s;(2)小球着地点与管口B的水平距离s为2m.(3)小球从开始运动到落地过程中电势能的变化量△E为-1J,时间t为1.26s.
mgl2+F电l1=
| 1 |
| 2 |
解得vB=
| g(l1+2l2) |
代入数据可得vB=2.0m/s.
(2)小球离开B点后,做平抛运动,水平位移为s,在空中运动的时间为t3,
水平方向有:s=vBt3.
竖直方向有:h=
| 1 |
| 2 |
联立各式,代入数据解得t3=1s,s=2m.
(3)电场力做功W=Eql1=1J
所以电势能减少1J.
小球在竖直管运动时间为t1 球在水平管运动时间为t2
在竖直管中,L2=
| 1 |
| 2 |
因为v=gt1
在水平管中,根据vB=v+at2,a=
| ||
| m |
| 1 |
| 2 |
代入数据解得 t2=0.12s.
t=t1+t2+t3=1.26 s.
答:(1)小球运动到管口B时的速度vB的大小为2.0m/s;(2)小球着地点与管口B的水平距离s为2m.(3)小球从开始运动到落地过程中电势能的变化量△E为-1J,时间t为1.26s.
点评:解决本题的关键理清小球在整个过程中的运动情况,结合牛顿第二定律、动能定理和运动学公式综合求解.
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