如图所示,水平地面上方被竖直线MN分隔成两部分,M点左侧地面粗糙,动摩擦因数为μ=0.5,右侧光滑.MN右侧空间有一范围足够大的匀强电场.在O点用长为R=5m的轻质绝缘细绳,拴一

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 功能关系/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,水平地面上方被竖直线MN分隔成两部分,M点左侧地面粗糙,动摩擦因数为μ=0.5,右侧光滑.MN右侧空间有一范围足够大的匀强电场.在O点用长为   R=5m的轻质绝缘细绳,拴一个质量mA=0.04kg,带电量为q=+210-4的小球A,在竖直平面内以v=10m/s的速度做顺时针匀速圆周运动,运动到最低点时与地面刚好不接触.处于原长的弹簧左端连在墙上,右端与不带电的小球B接触但不粘连,B球的质量mB=0.02kg,此时B球刚好位于M点.现用水平向左的推力将B球缓慢推至点(弹簧仍在弹性限度内),MP之间的距离为L=10cm,推力所做的功是W=0.27J,当撤去推力后,B球沿地面右滑恰好能和A球在最低点处发生正碰,并瞬间成为一个整体CABC均可视为质点),碰后瞬间立即把匀强电场的场强大小变为E=6103N/C,电场方向不变.(取g=10m/s2)求:

(1)AB两球在碰前匀强电场的大小和方向.
(2)碰撞后整体C的速度.
(3)整体C运动到最高点时绳的拉力大小.

◎ 答案

(1)2×103N/C   方向竖直向上     (2)5m/s    (3)3N

◎ 解析

(1)要使小球在竖直平面内做匀速圆周运动,必须满足

F=Eq=mAg (1分)
所以 =2×103N/C   方向竖直向上
(2)由功能关系得,弹簧具有的最大弹性势能
设小球运动到点时速度为,由功能关系得
      
两球碰后结合为,设的速度为,由动量守恒定律得

(3)加电场后,因     
所以不能做圆周运动,而是做类平抛运动,设经过时间绳子在Q处绷紧,由运动学规律得
     可得
     
即:绳子绷紧时恰好位于水平位置,水平方向速度变为0,以竖直分速度开始做圆周运动
设到最高点时速度为由动能定理得;

在最高点由牛顿运动定律得;     求得 

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,水平地面上方被竖直线MN分隔成两部分,M点左侧地面粗糙,动摩擦因数为μ=0.5,右侧光滑.MN右侧空间有一范围足够大的匀强电场.在O点用长为R=5m的轻质绝缘细绳,拴一…”主要考查了你对  【功能关系】  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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