如图,在竖直面内有一固定绝缘轨道,其中为粗糙的水平轨道,与半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点,直径与竖直半径夹角。质量未知、电荷量为q的带正电小球静止于C处。现将一质量为m的不带电物块静置在A处,在水平向右的恒定推力F作用下,物块从A处由静止开始向右运动,经时间到达B处,之后立即改变推力的大小,使推力的功率恒定,又经时间,撤去推力,物块恰与小球发生弹性正碰(碰撞时间极短),碰后瞬间,在过P点竖直线的右侧加上一沿方向的匀强电场(图中未画出),小球沿圆弧轨道运动到Q点时速率最大并恰好通过P点,落到水平轨道上的S处。已知物块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,重力加速度大小为g,,推力的恒定功率为,物块与小球碰前瞬间的速度大小为,取。求:
(1)物块第一次到达B点时的速度大小以及两点间的距离x;
(2)小球过P点时的速度大小v以及两点间的距离L;
(3)小球的质量。
(1)物块第一次到达B点时的速度大小以及两点间的距离x;
(2)小球过P点时的速度大小v以及两点间的距离L;
(3)小球的质量。
更新时间:2021-01-30 14:43:06
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【知识点】 带电物体(计重力)在匀强电场中的圆周运动
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【推荐1】如图所示,在竖直平面内,一半径为R的光滑绝缘圆弧轨道ABC和光滑绝缘水平轨道PA在A点相切。BC为圆弧轨道的直径,O为圆心,OA和OB之间的夹角为α=37°,在水平轨道PA上方区域存在水平向右的匀强电场。一质量为m,带电荷量为+q的小球由P点静止释放,经A点沿圆弧轨道通过C点,落至水平轨道。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心,且此时小球对轨道的压力恰好为零。不计空气阻力,重力加速度大小为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)场强E的大小;
(2)小球到达A点时电场力的功率P;
(3)小球从C点落至水平轨道所用的时间t。
(1)场强E的大小;
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【推荐2】如图所示,一质量为m,电量为+q的小球,以初速度v0沿两正对带电平行金属板左侧某位置水平向右射入两极板间,离开时恰好由A点沿圆弧切线进入竖直光滑固定轨道ABC中。A点为圆弧轨道与极板端点连线的交点,CB为圆弧的竖直直径并与平行,竖直线的右边界空间存在竖直向下且大小可调的匀强电场E。已知极板长为L,极板间距离为d,圆弧的半径为R,,重力加速度为g,,。不计空气阻力,板间电场为匀强电场,小球可视为质点。
(1)求两板间的电势差大小;
(2)若要使小球沿圆弧轨道运动且通过最高点C,求电场强度E的取值范围。
(1)求两板间的电势差大小;
(2)若要使小球沿圆弧轨道运动且通过最高点C,求电场强度E的取值范围。
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【推荐3】如图所示,在竖直平面内,用长为L的绝缘轻绳将质量为m、带电量为+q、的小球悬于O点,整个装置处在水平向右的匀强电场中。初始时刻小球静止在P点。细绳与场强方向成θ角。今用绝缘锤子沿竖直平面、垂直于OP方向打击一下小球,之后迅速撤离锤子,当小球回到P处时,再次用锤子沿同一方向打击小球,两次打击后小球恰好到达Q点,且小球总沿圆弧运动,打击的时间极短,小球电荷量不损失。锤子第一次对小球做功为W1,第二次对球做功为W2.
(1)求匀强电场的场强大小E
(2)若的值达到最大,分别求W1、W2
(3)的值最大时,求第一、二次小球被打击后瞬间细绳的拉力大小F1、F2
(1)求匀强电场的场强大小E
(2)若的值达到最大,分别求W1、W2
(3)的值最大时,求第一、二次小球被打击后瞬间细绳的拉力大小F1、F2
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