【題目】如圖所示軌道CDGH位于豎直平面內(nèi),其中圓弧段DG與水平段CD及傾斜段GH分別相切于D點(diǎn)和G點(diǎn),圓弧段和傾斜段均光滑,在H處固定一垂直于軌道的絕緣擋板,整個(gè)軌道絕緣且處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。一帶電物塊由C處靜止釋放,經(jīng)擋板碰撞后滑回CD段中點(diǎn)P處時(shí)速度恰好為零。已知物塊的質(zhì)量m=4×103kg,所帶的電荷量q=+3×106C;電場(chǎng)強(qiáng)度E=1×104N/C;CD段的長(zhǎng)度L=0.8m,圓弧DG的半徑r=0.2m,GH段與水平面的夾角為θ,且sinθ=0.6,cosθ=0.8;不計(jì)物塊與擋板碰撞時(shí)的動(dòng)能損失,物塊可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度g取10m/s2.

(1)求物塊與軌道CD段的動(dòng)摩擦因數(shù)；

(2)求物塊第一次碰撞擋板時(shí)的動(dòng)能Ek；

(3)分析說明物塊在軌道CD段運(yùn)動(dòng)的總路程能否達(dá)到2.6m.若能,求物塊在軌道CD段運(yùn)動(dòng)2.6m路程時(shí)的動(dòng)能;若不能,求物塊碰撞擋板時(shí)的最小動(dòng)能。

【答案】（1）0.25；(2) 0.018J；(3)不能達(dá)到2.6m，物塊碰撞擋板時(shí)的最小動(dòng)能為0.002J.

【解析】（1）物塊由C處滑回P點(diǎn)過程中，由動(dòng)能定理得

代入數(shù)據(jù)得：

（2）物塊在GH段運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于qEcosθ=mgsinθ，所以做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
由C運(yùn)動(dòng)至H過程中，由動(dòng)能定理得：qEL-μmgL+qErsinθ-mgr（1-cosθ）=Ek

代入數(shù)據(jù)得：Ek=0.018J
（3）物塊最終會(huì)在DGH間來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，物塊在D點(diǎn)的速度為0，設(shè)物塊能在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的總路程為s，由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律可得：qEL=μmgs

代入數(shù)據(jù)得：s=2.4m
因?yàn)?/span>2.6m＞s，所以不能在水平軌道上運(yùn)動(dòng)2.6m的路程，物塊碰撞擋板的最小動(dòng)能E0等于往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)過G點(diǎn)的動(dòng)能，由動(dòng)能定理得：qErsinθ-mgr（1-cosθ）=E0

代入數(shù)據(jù)得：E0=0.002J

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具，它在飛起時(shí)能夠持續(xù)發(fā)光．某同學(xué)對(duì)竹蜻蜓的電路作如下簡(jiǎn)化：如圖乙所示，半徑為L的導(dǎo)電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)．圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OP、OQ、OR，輻條互成120°角．在圓環(huán)左半部分張角也為120°角的范圍內(nèi)(兩條虛線之間)分布著垂直圓環(huán)平面向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷M、N與一個(gè)LED燈相連(假設(shè)LED燈電阻為r)．其他電阻不計(jì)，從輻條OP進(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí)．

(1)在輻條OP轉(zhuǎn)過120°的過程中，輻條OP兩端的電勢(shì)哪端高？OP兩端電壓U是多大？

(2)求OP轉(zhuǎn)過120°的過程中通過LED燈的電流和整個(gè)裝置消耗的電能；

(3)為使LED燈發(fā)光時(shí)更亮，在裝置設(shè)計(jì)上可采取哪些改進(jìn)措施？(請(qǐng)寫出兩條措施)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】水中點(diǎn)光源S，可以發(fā)出a、b兩種單色光，其由水中射出水面的光路如圖所示．關(guān)于這兩種單色光性質(zhì)的比較，下列判斷正確的是(　　)

A. 水對(duì)a、b的折射率關(guān)系為na<nb

B. a、b在水中的傳播速度關(guān)系為va>vb

C. 單色光a從水到空氣的全反射臨界角小于單色光b從水到空氣的全反射臨界角

D. 用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可看到a光干涉條紋的間距比b光的寬

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】下圖為“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條較理想的紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種工作電壓范圍為________的低壓電源的儀器，當(dāng)電源的頻率為50Hz時(shí)，每隔________秒打一次點(diǎn)，紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，若以每5個(gè)時(shí)間間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則由紙帶記錄的數(shù)據(jù)可知，小車經(jīng)過E點(diǎn)時(shí)的速度為_____m/s,小車運(yùn)動(dòng)的加速度為______m/s2. (保留二位有效數(shù)字)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在粗糙水平面內(nèi)存在著2n個(gè)有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)，水平向右的電場(chǎng)和豎直向上的電場(chǎng)相互間隔，每一電場(chǎng)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)的大小均為E，且E=mg/q，電場(chǎng)寬度均為d，一個(gè)質(zhì)量為m，帶正電的電荷量為q的物體（看作質(zhì)點(diǎn)），從第一個(gè)向右的電場(chǎng)區(qū)域的邊緣由靜止進(jìn)入電場(chǎng)，該物體與水平面間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，則物體從開始運(yùn)動(dòng)到離開第2n個(gè)電場(chǎng)區(qū)域的過程中，求：

（1）電場(chǎng)力對(duì)物體所做的總功？摩擦力對(duì)物體所做的總功。

（2）物體在第2n個(gè)電場(chǎng)（豎直向上的）區(qū)域中所經(jīng)歷的時(shí)間？

（3）物體在所有水平向右的電場(chǎng)區(qū)域中所經(jīng)歷的總時(shí)間？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】小球A從地面以初速度vA＝12m/s豎直上拋，同時(shí)將小球B從A球正上方以初速vB＝8 m/s豎直上拋。忽略空氣阻力，已知 .

（1）若B的拋出點(diǎn)距地面的高度h＝4m，求兩球的相遇點(diǎn)距地面的高度；

（2）要使兩球在落地前相遇，求B的拋出點(diǎn)距地面的高度h的最大值。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一半徑為R的半球面均勻帶有正電荷Q，電荷Q在球心O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小EO=，方向如圖所示.把半球面分為表面積相等的上、下兩部分，如圖甲所示，上、下兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為El、E2；把半球面分為表面積相等的左、右兩部分，如圖乙所示，左、右兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為E3、E4．則

A. E1>

B. E2=

C. E3>

D. E4=

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖為a、b兩物體做勻變直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象，則下列說法中正確的是（�。�

A. a、b兩物體的運(yùn)動(dòng)方向相反

B. t=4s時(shí)，a、b兩物體速度相同

C. 最初4s內(nèi)，a、b兩物體的位移相同

D. a物體的加速度比b物體的加速度大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某電視劇制作中心要拍攝一個(gè)特技動(dòng)作，要求特技演員從31.25m高的大樓樓頂自由下落到行駛的汽車上。若演員開始下落的同時(shí)，汽車從30m遠(yuǎn)處由靜止向樓底先勻加速運(yùn)動(dòng)2s，再勻速行駛到樓底，為保證演員能安全落到汽車彈簧墊上。（不計(jì)空氣阻力，人和汽車可視為質(zhì)點(diǎn)，g=10 m/s2)求：

(1)汽車經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)樓底；

(2)汽車加速度的大小。

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