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16.如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立xOy直角坐標(biāo)系,Oy表示豎直向上的方向.已知該平面內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng),現(xiàn)將一個(gè)帶電量為q=+2.5×10-4C、質(zhì)量為m=0.05kg的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向豎直向上拋出,它到達(dá)的最高點(diǎn)位置為圖中的Q點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2.求:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大��;
(2)小球從0點(diǎn)拋出到落回x軸的過(guò)程中電勢(shì)能的改變量;
(3)小球在上述過(guò)程中速度的最小值.

分析 (1)將小球運(yùn)動(dòng)看成是豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)和水平方向的初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)合成的,然后根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出到最高點(diǎn)的時(shí)間,從而再根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出水平方向的場(chǎng)強(qiáng).
(2)求出電場(chǎng)力做的功,即可得到電勢(shì)能的改變量
(3)利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求的豎直速度和水平速度,根據(jù)幾何關(guān)系即可求得最小速度

解答 解:(1)對(duì)小球的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),豎直方向:小球有豎直向上的初速度V0,受重力,所以小球做豎直上拋運(yùn)動(dòng).Q點(diǎn)是最高點(diǎn)意味著Q點(diǎn)的豎直分速度為0.由豎直上拋運(yùn)動(dòng)得:
v0=2gh=2×10×3.2m/s=8m/s
上升時(shí)間為:t=v0g=0.8s
水平方向:水平初速度為0,水平位移有 x=12at2,得:
a=2xt2=2×1.6082=5m/s2
由a=qEm,得:E=maq=0.05×52.5×104=1000 N/C
故勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為1000N/C.
(2)小球從O點(diǎn)落回到X軸時(shí),由于對(duì)稱性,水平位移為:
x′=12a(2t)2=2×5×0.82m=6.4m,
電場(chǎng)力做的功為 W=qE x′=3.2×10-4J,所以電勢(shì)能減少了3.2×10-4J,電勢(shì)能改變量為-3.2×10-4J.
(3)設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t速度最小,豎直速度為vy=v0-gt
水平速度為vx=at
合速度為為:v=v2yv2x=810t2+5t2=125t16252+645
故最小速度為:v=855m/s
答:(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小是1000 N/C;
(2)小球從O點(diǎn)拋出到落回x軸的過(guò)程中電勢(shì)能的改變量為-3.2×10-4J
(3)小球在上述過(guò)程中速度的最小值855m/s

點(diǎn)評(píng) 遇到勻變速曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,可以通過(guò)受力分析,將曲線運(yùn)動(dòng)分解為互相垂直的勻變速直線運(yùn)動(dòng),然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性和相應(yīng)規(guī)律列式求解

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

1.如圖所示的是兩個(gè)閉合電路中兩個(gè)電源的U-I圖象,下列說(shuō)法中正確的是( �。� 
A.電動(dòng)勢(shì)E1=E2,內(nèi)阻r1<r2
B.電動(dòng)勢(shì)E1=E2,內(nèi)阻r1>r2
C.電動(dòng)勢(shì)E1=E2,發(fā)生短路時(shí)的電流I1>I2
D.當(dāng)兩電源的工作電流變化相同時(shí),電源2的路端電壓變化較小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

7.如圖所示,a、b、c是一條電場(chǎng)線上的三點(diǎn),電場(chǎng)線的方向由a到c,a、b間距離等于b、c間距離,用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng),可以判定( �。�
A.Ea<Eb<EcB.Ea=Eb=EcC.φa<φb<φcD.φa>φb>φc

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.如圖所示,實(shí)線為電場(chǎng)線,虛線為等勢(shì)面,且AB=BC,電場(chǎng)中的A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為EA、EB、EC,電勢(shì)分別為φA、φB、φC,AB、BC間的電勢(shì)差分別為UAB、UBC,則下列關(guān)系中不正確的是(  )
A.φA>φB>φCB.EC>EB>EAC.UAB<UBCD.UAB>UBC

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

11.關(guān)于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì),下列說(shuō)法正確的是(  )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向處處與等電勢(shì)面平行
B.隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的大小逐漸減小,電勢(shì)也逐漸降低
C.任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢(shì)降落最快的方向
D.處于靜電平衡狀態(tài)下的金屬導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零,內(nèi)部的電勢(shì)也一定為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

1.下列實(shí)例中,不計(jì)空氣阻力,機(jī)械能守恒的有( �。�
A.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體B.勻速上升的物體
C.在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球D.從高處沿粗糙曲面下滑的物體

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

8.歷史上曾有人把等位移內(nèi)速度變化相等的直線運(yùn)動(dòng)稱為“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”,“加速度”的定義為A=vxv0x,其中v0和vx分別表示某段位移x內(nèi)的初速度和末速度.A>0表示物體做“加速運(yùn)動(dòng)”,A<0表示物體做“減速運(yùn)動(dòng)”.對(duì)比我們現(xiàn)在對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)和加速度a的定義,下列說(shuō)法中正確的是( �。�
A.若A>0且保持不變,則a逐漸變大
B.若A>0且保持不變,則a逐漸變小
C.若A不變,則物體在位移中點(diǎn)的速度為v0+vt2
D.若A不變,則物體在中間時(shí)刻的速度為v0+vt2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

5.太陽(yáng)神車由四腳的支架吊著一個(gè)巨大的擺錘擺動(dòng),游客被固定在擺下方的大圓盤A上,如圖所示.?dāng)[錘的擺動(dòng)幅度每邊可達(dá)120°.6臺(tái)大功率的異步驅(qū)動(dòng)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng),為游客創(chuàng)造4.3g的加速度,最高可飛躍至15層樓高的高空.如果不考慮圓盤A的自轉(zhuǎn),根據(jù)以上信息,以下說(shuō)法中正確的是( �。�
A.當(dāng)擺錘擺至最高點(diǎn)的瞬間,游客受力平衡
B.當(dāng)擺錘擺至最低點(diǎn)時(shí),游客可體驗(yàn)最大的加速度
C.當(dāng)擺錘在下擺的過(guò)程中,擺錘的機(jī)械能一定不守恒
D.當(dāng)擺錘在上擺過(guò)程中游客體驗(yàn)超重,下擺過(guò)程游客體驗(yàn)失重

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

6.如圖所示,足夠大的熒光屏ON垂直xOy坐標(biāo)面,與x軸夾角為30°,當(dāng)y軸與ON間有沿+y方向、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),一質(zhì)量為m、電荷量為-q的離子從y軸上的P點(diǎn),以速度v0、沿+x軸方向射入電場(chǎng),恰好垂直打到熒光屏上的M點(diǎn)(圖中未標(biāo)出).現(xiàn)撤去電場(chǎng),在y軸與ON間加上垂直坐標(biāo)面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),相同的離子仍以速度v0從y軸上的Q點(diǎn)沿+x軸方向射入磁場(chǎng),恰好也垂直打到熒光屏上的M點(diǎn),離子的重力不計(jì).求:
(1)求B的大��;
(2)若相同的離子分別從y軸上的不同位置以速度v=ky(y>0,k為常數(shù))、沿+x軸方向射入磁場(chǎng),離子都能打到熒光屏上,k應(yīng)滿足的條件.

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同步練習(xí)冊(cè)答案
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