(1)如图1,固定于竖直面内的粗糙斜杆,在水平方向夹角为30°,质量为m的小球套在杆上,在大小不变的拉力作用下,小球沿杆由底端匀速运动到顶端,为使拉力做功最小,拉力F与杆

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(1)如图1,固定于竖直面内的粗糙斜杆,在水平方向夹角为30°,质量为m的小球套在杆上,在大小不变的拉力作用下,小球沿杆由底端匀速运动到顶端,为使拉力做功最小,拉力F与杆的夹角α=______,拉力大小F=______.

魔方格

(2)如图2所示,物体A、B、C放在光滑水平面上用细线a b连接,力F作用在A上,使三物体在水平面上运动,若在B上放一小物体D,D随B一起运动,且原来的拉力F保持不变,那么加上物体D后两绳中拉力的变化是Ta______,Tb______.(回答变大、变小或不变)
(3)如图3所示,在场强大小为E的匀强电场中,一根长为L的不可伸长的绝缘细线一端拴一个质量为m电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点.把小球拉到使细线水平的位置A,然后将小球由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平成θ=60°的位置B时速度为零,则电场强度E=______;运动过程中的最大动能EKm=______.

◎ 答案


(1)当摩擦力做功为零时,拉力做功最小.将力F按沿杆和垂直于杆进行受力分解,得
     mgsin30°=Fcosα①
         mgcos30°=Fsinα②
由①②联立解得:F=mg,α=60°
(2)加上物体D后,根据牛顿第二定律分析可知,整体的加速度a减小.
以C为研究对象得  Tb=mba,a减小,mb不变,Tb变小
以A为研究对象得  F-Ta=maa,a减小,F,ma不变,Ta变大.
(3)根据动能定理得
A到B过程:mgLsinθ-qEL(1-cosθ)=0
代入解得  E=

3
mg
q

当重力与电场力的合力沿绳子方向时,动能最大.设此时绳子与水平方向的夹角为α,则
    tanα=
mg
qE
=

3
3
,α=30°
再由动能定理得
   mgLsinα-qEL(1-cosα)=Ekm
解得,运动过程中小球的最大动能EKm=(2-

3
)mgL

故答案为:
(1)60°,mg   
(2)变大,变小  
(3)

3
mg
q
(2-

3
)mgL

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“(1)如图1,固定于竖直面内的粗糙斜杆,在水平方向夹角为30°,质量为m的小球套在杆上,在大小不变的拉力作用下,小球沿杆由底端匀速运动到顶端,为使拉力做功最小,拉力F与杆…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】,【功】,【动能定理】,【电场强度的定义式】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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