题目内容

1．如图所示，绝缘轨道CDGH位于竖直平面内，圆弧段DG的圆心角为θ=37°，DG与水平段CD、倾斜段GH分别相切于D点和G点，CD段粗糙，DGH段光滑，在H处固定一垂直于轨道的绝缘挡板，整个轨道处于场强为E=1×104N/C、水平向右的匀强电场中．一质量m=4×10-3kg、带电量q=+3×10-6C的小滑块在C处由静止释放，经挡板碰撞后滑回到CD段的中点P处时速度恰好为零．已知CD段长度L=0.8m，圆弧DG的半径r=0.2m；不计滑块与挡板碰撞时的动能损失，滑块可视为质点．求：
（1）滑块与CD段之间的动摩擦因数μ；
（2）滑块在CD段上运动的总路程．
（3）滑块与绝缘挡板碰撞时的最大动能和最小动能．

分析 （1）物块由C处释放后经挡板碰撞滑回P点过程中，由动能定理列式，求出物块与轨道CD段的动摩擦因数?；
（2）根据全过程运用动能定理即可求出在CD段上运动的总路程；
（3）滑块与绝缘挡板碰撞的最大动能为滑块第一次运动到G点的动能，对C到G过程由动能定理得到最大动能；滑块最终在DGH间来回往复运动，碰撞绝缘体有最小动能
对D到G过程由动能定理得最小动能；

解答 解：（1）滑块由C处释放，经挡板碰撞后第一次滑回P点的过程中，由动能定理得：
$qE\frac{L}{2}-μmg（L+\frac{L}{2}）=0$①
解出$μ=\frac{qE}{3mg}=0.25$②
（2）滑块在CD段上受到的滑动摩擦力μmg=0.01N、电场力qE=0.03N，滑动摩擦力小于电场力，故不可能停在CD段，滑块最终会在DGH间来回往复运动，到达D点的速度为0．
全过程由动能定理得：
qE•L+（-μmgs）=0-0③
解出$s=\frac{qE}{μmg}L=3L=2.4m$④
（3）GH段的倾角θ=37°，滑块受到的重力mg=0.04N，电场力qE=0.03N
qEcosθ=mgsinθ=0.024N，加速度a=0．所以滑块与绝缘挡板碰撞的最大动能为滑块第一次运动到G点的动能．
对C到G过程由动能定理得：
${E}_{k最大}^{\;}=Eq（L+rsinθ）-μmgL-mg（r-rcosθ）=0.018J$⑤
滑块最终在DGH间来回往复运动，碰撞绝缘体有最小动能
对D到G过程由动能定理得：
${E}_{k最小}^{\;}$=Eqrsinθ-mg（r-rcosθ）=0.002J⑥
答：（1）滑块与CD段之间的动摩擦因数μ为0.25；
（2）滑块在CD段上运动的总路程2.4m．
（3）滑块与绝缘挡板碰撞时的最大动能0.018J，最小动能为0.002J．

点评 本题考查动能定理和能量守恒定律的应用，解题的关键是分析运动过程中哪些外力做了功，做正功还是负功，再根据动能定理列式求解即可．

练习册系列答案
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A．粒子一定带负电
B．粒子在A点的电势能比在B点少2.5 J
C．粒子在A点的动能比在B点少0.5 J
D．粒子在A点的机械能比在B点少2.5 J
12．如图所示，物体 A、B 经无摩擦的定滑轮用细绳连在一起，A 物体受水平向右的力 F 的作用，此时 B 匀速下降，A 水平向左运动，可知（　　）
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9．（1）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置．关于平衡摩擦力的操作过程，下列说法中正确的是C

A．应将长木板的左端适当垫高
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C．应将纸带穿过打点计时器并与小车相连
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（2）下面有4条用电磁打点计时器（所用的交流电频率为50Hz）打出的纸带1、2、3、4，其中有两条分别是做“探宄小车速度随时间变化的规律”、“验证机械能守恒定律”实验得到的，某同学在每条纸带上取了点迹清晰连续的4个点A、B、C、D，用刻度尺分别测出相邻两个点间距离如表，则：
纸带AB/cmBC/cmCD/cm
11.141.361.58
21.621.721.92
32.102.492.88
43.563.563.56
纸带1通过B点时的速度为0.625m/s （保留3位有效数字）；纸带1_（填“1”、“2”、“3”或“4”）是“探究小车速度随时间变化的规律”实验得到的；纸带3 （填“1”、“2”、“3”或“4”）是“验证机械能守恒定律”实验得到的．
16．小宇同学参加学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾探测器．如图，S为光源，有一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管 C，当光射到光电管中的钠表面（钠的极限频率为6.00×l014Hz），会产生光电子，当光电流大于10-8 A时，便会触发报警系统报警．下列说法正确的是（　　）
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于0.5μm
B．光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器灵敏度越高
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D．若$\frac{n}{5%}$5%射向光电管C的光子会发生光电子，当报警器报警时，每秒射向C钠表面的光子最少数目是1.25×1012 个
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13．新年前夕，中国海军航母编队辽宁赴太平洋进行了首次远海演练，若舰载机在静止的辽宁舰上的起飞滑行过程简化为初速度为零的匀加速直线运动，已知飞机质量m=2×104kg，滑行距离s=225m，起飞速度v=60m/s，求：
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（2）飞机滑行的时间t；
（3）飞机滑行过程中所受的合力大小F．
10．一物体竖直向上抛出后，所受空气阻力大小不变，从它被抛出到落回原地过程中（　　）
A．上升时间大于下降时间
B．上升阶段的加速度大于阶段的下降加速度
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11．学校趣味运动会中，一同学用力将排球竖直向上垫起，空气阻力随速率增大而增大，排球在离开手以后到回到手中前的运动过程中，速度随时间的变化可能正确的是（　　）
A．B．C．D．

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