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162503. (2023•交大附中•高二上期中) 如图所示,绝缘水平轨道与光滑绝缘竖直圆槽形轨道相切于A点,圆形轨道半径为R,圆形轨道上B点与圆心等高,水平轨道AM段长度也为R,竖直边界MN左侧分布有水平向左的匀强电场,场强E=。质量为m,带电量为+q的物块(可视为质点)以水平方向速度v0从M点进入电场,水平轨道AM段与物块间的动摩擦因数μ可调,(重力加速度为g,sin37°=0.6,sin53°=0.8)。求:
(1)若μ=0.75,且物块的速度v0,物块经过圆形轨道最低点A时对轨道的压力大小;
(2)若物块的速度v0,要使物块能做完整的圆周运动,AM段与物块间动摩擦因数满足什么条件;
(3)若μ=0.75,只把MN左侧的电场方向变成水平向右,其他条件不变,为使滑块能到达B点,物块的初速度v0应满足什么条件。
共享时间:2023-11-15 难度:3
[考点]
绳球类模型及其临界条件,动能定理的简单应用,从能量转化与守恒的角度解决电场中的问题,
[答案]
(1)物块经过圆形轨道最低点A时对轨道的压力大小为2mg;
(2)要使物块能做完整的圆周运动,AM段与物块间动摩擦因数满足μ≤0.125;
(3)为使滑块能到达B点,物块的初速度v0应满足
[解析]
解:(1)物块从M点到A点,由动能定理得

物块在A点做圆周运动,受轨道的支持力为NA,在A点由牛顿第二定律可得
NA−mg=
解得
NA=2mg
由牛顿第三定律可得,物块对轨道的压力大小为2mg。
(2)当物块通过等效最高点C时,重力和电场力的合力恰好提供向心力时,物块恰能做完整的圆周运动,受力分析如图所示

NC=0
合力与竖直方向夹角为37°;物块从M点到C点,由动能定理得
qER(1−sin37°)−μmgR−mgR(1+cos37°)=
在等效最高点C时,由牛顿第二定律得

联立解得
μ=0.125
要使物块能做完整的圆周运动,AM段与物块间动摩擦因数
μ≤0.125
(3)物块从M点到B点,由动能定理得
−2qER−μmgR−mgR=
物块恰能到B点,则对轨道压力为
NB=0
由牛顿第二定律得

联立解得

因此,物块的初速度

答:(1)物块经过圆形轨道最低点A时对轨道的压力大小为2mg;
(2)要使物块能做完整的圆周运动,AM段与物块间动摩擦因数满足μ≤0.125;
(3)为使滑块能到达B点,物块的初速度v0应满足
[点评]
本题考查了"绳球类模型及其临界条件,动能定理的简单应用,从能量转化与守恒的角度解决电场中的问题,",属于"难典题",熟悉题型是解题的关键。
转载声明:
本题解析属于发布者收集录入,如涉及版权请向平台申诉! !版权申诉
考点说明
灰色代表去掉的考点,绿色代表未变动的考点,红色代表新增的考点
158909. (2023•长安区一中•高二上一月) 德优题库如图所示,空间有电场强度E=1.0×103V/m竖直向下的匀强电场,长L=0.4m不可伸长的轻绳一端固定于O点,另一端系一质量m=0.05kg带正电q=5×10-4C的小球,拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放,当小球运动至O点的正下方B点时,绳恰好断裂,小球继续运动并垂直打在同一竖直平面且与水平面成θ=30°,无限大的挡板MN上的C点。重力加速度g=10m/s2.试求:
(1)绳子能承受的最大拉力;
(2)A、C两点的电势差;
(3)当小球刚要运动至C点时,突然施加一恒力作用在小球上,同时把挡板迅速水平向右移动3.2m,若小球仍能垂直打在挡板上,所加恒力的方向与竖直向上方向的夹角α的取值范围。
共享时间:2023-10-12 难度:4 相似度:1.75
230212. (2020•西安一中•高二上一月) 德优题库如图所示,有一质子(电量为q,质量为m)由静止经电压U1加速后,进入两块间距为d,电压为U2的平行金属板间.若质子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能从下板右边缘穿出电场,求:
(1)质子则进入偏转电场U2时的速度;
(2)在偏转电场U2中运动的时间和金属板的长L;
(3)质子穿出电场时的动能。
共享时间:2020-10-26 难度:2 相似度:1.67
161514. (2023•西工大附中•高一下期末) 如图所示,水平绝缘直轨道AC由光滑段AB与粗糙段BC组成,它与竖直光滑半圆轨道CD在C点处平滑连接,其中AB处于电场区内。一带电量为+q、质量为m的可视为质点的滑块从A处以水平初速度v0进入电场区沿轨道运动,从B点离开电场区继续沿轨道BC运动,最后从圆轨道最高点D处水平飞离。已知:轨道BC长l=1m,圆半径R=0.1m,m=0.01kg,q=2.5×10-4C,滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2,设装置处于真空环境中。
(1)若滑块到达圆轨道D点时的速度v=2m/s,求滑块在D点处时受到的弹力大小和通过B点时的速度大小;
(2)若v0=5m/s,为使滑块能到达圆轨道最高点D处,且离开圆轨道后落在水平轨道BC上,求A、B两点间电势差UAB应满足的条件。
德优题库
共享时间:2023-07-01 难度:2 相似度:1.67
230213. (2020•西安一中•高二上一月) 德优题库如图在真空中存在着竖直向下的匀强电场,场强为E.一根绝缘细线长为L,一端固定在图中的O点,另一端固定有一个质量为m、带电量为+q、可视为点电荷的小球,O点距离地面的高度为H,将小球拉至与O点等高的位置A处从静止释放.求:
(1)小球运动到O点正下方B点时的速度大小
(2)此刻细线对B点处的小球的拉力大小
(3)若小球通过B点时,细线恰好断开,求小球落地点与O点的水平位移x.
共享时间:2020-10-26 难度:2 相似度:1.67
182587. (2020•西安中学•高二上期末) 德优题库一束电子流(电子质量为m,电量绝对值为q,初速度可忽略)经电压为U的加速电场加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,两板间距为d,板长为l,电子恰好能从平行板下边缘飞出,如图所示。不考虑电子的重力,求:
(1)电子进入偏转电场的速度大小;
(2)两极板间所加的偏转电压。
共享时间:2020-02-09 难度:2 相似度:1.67
182075. (2020•西安一中•高二上期中) 德优题库一质量为m1=1kg、带电荷量为q=+0.5C的小球以速度v0=3m/s,沿两正对带电平行金属板(板间电场可看成匀强电场)左侧某位置水平向右飞入,极板长0.6m,两极板间距为0.5m,不计空气阻力,小球飞离极板后恰好由A点沿切线落入竖直光滑圆弧轨道ABC,圆弧轨道ABC的形状为半径R<3m的圆截去了左上角127°的圆弧,CB为其竖直直径,在过A点竖直线OO′的右边界空间存在竖直向下的匀强电场,电场强度为E=10V/m。(取g=10m/s2)求:
(1)求两极板间的电势差大小U;
(2)欲使小球在圆弧轨道运动时不脱离圆弧轨道,求半径R的取值应满足的条件(结果可用分式表示)。
共享时间:2020-11-23 难度:2 相似度:1.67
162944. (2021•西安一中•高二上期中) 德优题库如图所示,一个电子由静止开始经加速电场加速后,又沿偏转电场极板间的中心轴线从O点垂直射入偏转电场,并从另一侧射出打到荧光屏上的P点,O'点为荧光屏的中心。已知电子质量m,电荷量e,加速电场电压U0,偏转电场电压U,极板的长度L1,板间距离d,极板的末端到荧光屏的距离L2(忽略电子所受重力)。求:

(1)电子射入偏转电场时的初速度v0
(2)电子经过偏转电场过程中电场力对它所做的功W。
(3)电子从进入偏转场到打在荧光屏P的运动时间t。
共享时间:2021-11-30 难度:2 相似度:1.67
162635. (2022•长安区一中•高二上期中) 在如图甲所示的平面坐标系内,有三个不同的静电场:第一象限内有电荷量为Q的点电荷在O点产生的电场E1,第二象限内有水平向右的匀强电场E2,第四象限内有方向水平、大小按图乙变化的电场E3,E3以水平向右为正方向,变化周期T=.一质量为m,电荷量为+q的离子从(﹣x0,x0)点由静止释放,进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动。以离子经过x轴时为计时起点,已知静电力常量为k,不计离子重力。求:

(1)离子刚进入第四象限时的速度;
(2)E2的大小;
(3)当t=时,离子的速度;
(4)当t=nT时,离子的坐标。
 
共享时间:2022-11-16 难度:2 相似度:1.67
162044. (2024•师大附中•高二上期中) 如图甲所示,电子枪连续不断均匀地发出电子(设电子的初速度为零),经加速电压为U1的加速电场加速后由小孔穿出,沿两个距离为d的水平金属板A、B间的中线射入偏转电场,A、B两板间加如图乙所示的周期性变化的电压UAB,电压变化周期为T,正半周UAB为U0,负半周UAB为﹣3U0。已知电子质量为m、电荷量为﹣e,A、B极板长为,所有电子都能离开偏转电场,不计电子的重力及电子间的相互作用力。求:
(1)电子经过偏转电场的时间t;
(2)从t=0时刻射入偏转电场的电子在进、出偏转电场过程中电势能的变化量ΔEp
(3)在足够长的时间内从中线下方离开偏转电场的电子数占电子总数的比例η。
共享时间:2024-11-13 难度:2 相似度:1.67
161874. (2022•长安区一中•高二下期末) 德优题库如图所示,在竖直平面内,某一游戏轨道由直轨道AB、光滑圆弧细管道BCD和光滑圆弧轨道DE平滑连接组成,两段圆弧半径相等R=0.5m,B、D等高,图中θ角均为37°,AB与圆弧相切,AM水平。直轨道AB上方有与AB相平行的匀强电场E=108N/C,且电场只分布在AB之间。直轨道AB底端装有弹射系统(弹簧长度很短,长度和质量不计,可以认为滑块从A点射出),具有初始弹性势能EP=2.5J,某次弹射系统将尺寸略小于管道内径的带正电的滑块弹出,冲上直轨道AB,直轨道AB上铺有特殊材料,使滑块与轨道AB间的动摩擦因数μ大小可调。滑块进入光滑圆轨道后,最后能在E点与弹性挡板相互作用后以等速率弹回。已知滑块的质量为m=0.1kg,带电量为q=+8.0×10-9C,B点的高度h=1.8m,整个过程中滑块可视为质点,所带电量保持不变,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)若调节AB间的特殊材料,使其变为光滑,求滑块在最高点C点时对轨道的作用力;
(2)现调节AB间的动摩擦因数μ,求滑块首次到达E点时的速率vE与μ之间的关系式;
(3)若滑块与弹性挡板相碰后最终能静止在轨道AB的中点,求动摩擦因数μ。
共享时间:2022-07-14 难度:2 相似度:1.67
161730. (2022•西安一中•高一下期末) 德优题库某游乐场的滑梯可以简化为如图所示竖直面内的ABCD轨道,AB为长L=6m、倾角α=37°的斜轨,BC为水平轨道,CD为半径R=15m、圆心角β=37°的圆弧,轨道AB段粗糙其余各段均光滑。一小孩(可视为质点)从A点以初速度v0=2m/s下滑,沿轨道运动到D点时的速度恰好为零(不计经过B点时的能量损失)。已知该小孩的质量m=30kg,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)该小孩第一次经过圆弧C点时,对圆弧轨道的压力FN
(2)该小孩在轨道AB上运动的总路程s。
共享时间:2022-07-11 难度:2 相似度:1.67
230271. (2021•高新一中•高一下二月) ABC表示竖直放在电场强度E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BC部分是半径为R的圆环,轨道的水平部分与半圆环相切。A为水平轨道上的一点,而且AB=R=0.2m,把一质量m=0.1kg,带电量为q=+10﹣4C的小球,放在A点由静止释放后,求:(g=10m/s2
(1)小球到达C点的速度大小
(2)小球在C点时,轨道受到的压力大小。
(3)在小球从A到C的过程中,哪个位置速度最大?此时动能多少?
共享时间:2021-06-19 难度:2 相似度:1.67
159323. (2023•西安八十三中•高二上一月) 德优题库电子经过电场加速后射入偏转电场。已知加速电场两极板间电压为U1,偏转电场两极板间电压为U2,极板长为L,相距为d,电子质量为m,电荷量为e,(重力不计)。求:
(1)电子离开加速电场时速度大小v0
(2)电子离开偏转电场时竖直方向的位移大小y。
共享时间:2023-10-29 难度:2 相似度:1.67
158807. (2023•西安中学•高二上一月) 德优题库如图为示波器的原理示意图,质量为m、带电量为+q的粒子从加速电压为U0的电场正极板O点由静止释放,并沿中央轴线OO′进入到偏转电场中,最后打到荧光屏PP′上。已知偏转电场两板间距为d、板长为L,偏转电场右端到荧光屏的距离也为L,不计带电粒子的重力,求:
(1)粒子进入偏转电场时的速度v0
(2)若粒子恰能从下极板的边缘离开偏转电场时,两板间的电势差U;
(3)带电粒子打到荧光屏上偏离中心的最大距离Y。
共享时间:2023-10-22 难度:2 相似度:1.67
162135. (2024•莲湖区•高二上期中) 德优题库如图所示,竖直放置的半圆形绝缘光滑轨道半径R=40cm,下端与绝缘粗糙的水平面平滑连接,小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,AB间距离S=1.2m。整个装置处于方向竖直向下,大小为E=103V/m的匀强电场中,一质量为m=10g、带电量为q=+10-4C的小物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动,沿半圆形轨道恰好能通过最高点C,取g=10m/s2,试求:
(1)小物块从C点抛出后落地点与B点间的水平距离;
(2)v0的大小和过B点时轨道对小物块的支持力大小;
共享时间:2024-11-18 难度:2 相似度:1.67

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2023-11-15

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