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(14分)如下图所示,可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°、长L=2m的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,三物块的质量分别为mA=0.80kg、mB=0.64kg、mC=0.50kg,其中A不带电,B、C的带电量分别为qB=+4.00×l0-5C. qC=+2.00×l0-5C.且保持不变,开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用.如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为0,则相距为r时;两点电荷具有的电势能可表示为,现给A施加一平行于斜面向上的力F,使A在斜面上作加速度a=1.5m/s2的匀加速直线运动,经过时间t0,力F变为恒力,当A运动到斜面顶端时撤去力F.已知静电力常量k=9.0×l09N·m2/C2,g=10m/s2.求

(1)未施加力F时物块B、C间的距离:

(2)t0时间内A上滑的距离;

(3)t0时间内库仑力做的功;

(4)力F对A物块做的总功.

 

【答案】

(1)L1=1.0m (2)  (3)W0=1.2J(4)6.05 J

【解析】(14分) (1)L1=1.0m    (2)        (3)       W0=1.2J    (4)

           W1=1.05J    力F对A物块做的功W2=F(L-L2

式代入数据得W2=5J       则力F对A物块做的功W=W1+W2=6.05 J

本题考查动能定理的应用,未施加F时,以AB作为整体,受到重力、支持力、库仑力的作用而受力平衡,建立直角坐标系分解后可得库仑力大小,再由库仑力公式可求得B与C间距,力F变为恒力说明AB已经分离,在AB分离瞬间,AB的加速度相等,两者间没有相互作用力,以B为研究对象,受到C的斥力、重力、支持力作用,加速度为a,由此可求得BC间距,从而求得第二问,根据电势能公式可求得电势能变化量,从而求得电场力做功,根据功能关系和动能定理可求得力F对A物块做的总功

 

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(19分)(1)气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示,采取的实验步骤如下:

 

      a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB

    b.调整气垫导轨,使导轨处于水平:

    c.在A和B间放入一个被压缩的轻质且极短的弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;

       d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1

       e.按下电钮放开卡销,同时用计时器记录滑块A、B从开始到分别碰撞C、D挡板时所用时间t1、t2

①实验中还应测量的物理量是              

②利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是         

   (2)在“验证机械能守恒定律”的实验中,利用重锤拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。

①在实验过程中,下列的说法正确的是:____。

              A.必须使用的测量仪器有:打点计时器、夭平和刻度尺

              B.纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上

              C.实验中若其他条件不变且空气阻力恒定时,选用重锤质量的大小不影响实验的误差

              D.选用纸带上任意可计算速度的两点都可以用来验证机械能守恒定律

②安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如下图所示。图中O点为为打点起始点,且速度为零。

选取纸带上打出的连续点A、B、C,…,测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T。为验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从打下O点到打下F点的过程中,重锤重力势能的减少量=_    为能的增加量      (用题中所给字母表示)。

③以各点到起始点的距离h为横坐标,以各点速度的平方为纵坐标建立直角坐标系,用实验测得的数据绘出图线,如图所示。从图线求得重锤下落的加速度

=        m/s2。(保留3位有效数字)

 

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科目:高中物理 来源:2010年重庆市高三10月月考(理综)物理部分 题型:实验题

(19分)(1)气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示,采取的实验步骤如下:

 

      a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB

    b.调整气垫导轨,使导轨处于水平:

    c.在A和B间放入一个被压缩的轻质且极短的弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;

       d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1

       e.按下电钮放开卡销,同时用计时器记录滑块A、B从开始到分别碰撞C、D挡板时所用时间t1、t2

①实验中还应测量的物理量是              

②利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是         

   (2)在“验证机械能守恒定律”的实验中,利用重锤拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。

①在实验过程中,下列的说法正确的是:____。

              A.必须使用的测量仪器有:打点计时器、夭平和刻度尺

              B.纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上

              C.实验中若其他条件不变且空气阻力恒定时,选用重锤质量的大小不影响实验的误差

              D.选用纸带上任意可计算速度的两点都可以用来验证机械能守恒定律

②安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如下图所示。图中O点为为打点起始点,且速度为零。

选取纸带上打出的连续点A、B、C,…,测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T。为验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从打下O点到打下F点的过程中,重锤重力势能的减少量=_    为能的增加量      (用题中所给字母表示)。

③以各点到起始点的距离h为横坐标,以各点速度的平方为纵坐标建立直角坐标系,用实验测得的数据绘出图线,如图所示。从图线求得重锤下落的加速度

=         m/s2。(保留3位有效数字)

 

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科目:高中物理 来源:2010年江西省九江市高三第二次模拟考试(理综)物理部分 题型:选择题

如右图所示,固定光滑的绝缘斜面倾角为30°,其上方空间有平行于斜面的匀强电场E,将质量为m=0.8kg,电荷量为+10-4C的物体(可视为质上噗)放在斜面上,场强E的大小变化如下图所示,将物质由静止释放,则在3s内物体位移最大的是       (    )

 

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科目:高中物理 来源: 题型:

如下图所示,EF为绝缘水平面,O点左侧是粗糙的,右侧是光滑的,一轻质绝缘弹簧右端固定在墙壁上,左端与静止在O点、质量为m的不带电小物块A连接,弹簧处于原长状态。质量为2m,电荷量为q的带正电物块B,在水平向右、电场强度为E的匀强电场作用下由C处从静止开始向右运动,B运动到O点时与物块A相碰(设碰撞时间极短,碰撞过程中无电荷量损失,A、B不粘连),碰后它们一起向右运动,当它们运动到D点时撤去电场。已知物块B与地面EO段间的滑动摩擦力大小为0.2Eq,物块B和A均可视为质点,弹簧的形变始终在弹性限度内,且CO=5L,OD=L。求:

(1)撤去电场后弹簧的最大弹性势能;

(2)返回运动的过程中,物块B由O点向左运动直到静止所用的时间。

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示,采取的实验步骤如下:

 

      a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB

    b.调整气垫导轨,使导轨处于水平:

    c.在A和B间放入一个被压缩的轻质且极短的弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;

       d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1

       e.按下电钮放开卡销,同时用计时器记录滑块A、B从开始到分别碰撞C、D挡板时所用时间t1、t2

①实验中还应测量的物理量是              

②利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是         

   (2)在“验证机械能守恒定律”的实验中,利用重锤拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。

①在实验过程中,下列的说法正确的是:____。

       A.必须使用的测量仪器有:打点计时器、夭平和刻度尺

       B.纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上

       C.实验中若其他条件不变且空气阻力恒定时,选用重锤质量的大小不影响实验的误差

       D.选用纸带上任意可计算速度的两点都可以用来验证机械能守恒定律

②安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如下图所示。图中O点为为打点起始点,且速度为零。

选取纸带上打出的连续点A、B、C,…,测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T。为验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从打下O点到打下F点的过程中,重锤重力势能的减少量=_    为能的增加量      (用题中所给字母表示)。

③以各点到起始点的距离h为横坐标,以各点速度的平方为纵坐标建立直角坐标系,用实验测得的数据绘出图线,如图所示。从图线求得重锤下落的加速度

=         m/s2。(保留3位有效数字)

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