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15.如图所示,在水平方向的匀强电场中的O点,用长为l的轻、软绝缘细线悬挂一质量为m的带电小球,当小球位于B点时处于静止状态,此时细线与竖直方向(即OA方向)成θ角.现将小球拉至细线与竖直方向成2θ角的C点,由静止将小球释放.若重力加速度为g,则对于此后小球的受力和运动情况,下列判断中正确的是(  )
A.小球所受电场力的大小为mgtanθ
B.小球到B点时的速度最大
C.小球可能能够到达A点,且到A点时的速度不为零
D.小球运动到A点时所受绳的拉力最大

分析 小球在B点静止处于平衡状态,应用平衡条件可以求出电场力;带电小球在复合场中的摆动类似于单摆,它的受力与运动都可以使用单摆的模型说明.

解答 解:A、小球在B点受力如图所示,电场力大小:F=qE=mgtanθ,故A正确;
B、小球的运动类似与单摆的运动,B点是单摆的平衡位置,小球到B点时的速度最大,故B正确;
C、A点与C点关于平衡位置对称,小球可以到达A点,到达A点是速度为零,故C错误;
D、单摆经过平衡位置时绳子的拉力最大,小球经过B点是所受绳子拉力最大,在A点绳子拉力小于经过B点时绳子的拉力,故D错误;
故选:AB.

点评 本题考查了求电场力、分析小球的运动与受力情况,对小球进行受力分析、应用平衡条件、分析清楚小球运动过程即可解题;把小球的运动等效为单摆运动是方便解题的关键.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

15.A、B两颗卫星围绕地球做匀速圆周运动,A卫星运行的周期为T0,B卫星运行的周期为8T0.下列说法正确的是(  )
A.A、B卫星在轨道上运行时不受重力作用
B.A卫星的动能比B卫星的动能大
C.A、B卫星的轨道半径之比为1:2
D.某时刻卫星A、B在轨道上相距最近,从该时刻起经过$\frac{8}{7}$T0时间,卫星A、B再次相距最近

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

16.2016年9月15日22时04分,我国天宫二号空间实验室发射成功.如图为发射过程的示意图,先将天宫二号由地球表面发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再一次点火,将天宫二号送入圆轨道3.轨道1、2相切于b点,轨道2、3相切于c点,则当天宫二号分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是(  )
A.天宫二号在轨道3上的速率、角速度、加速度均大于在轨道1上的速率、角速度、加速度
B.天宫二号在轨道1上运行时的周期大于在轨道2上运行时的周期;在轨道2上运行时的周期大于在轨道3上运行时的周期
C.天宫二号在轨道1上经过b点时的速度小于它在轨道2上经过b点时的速度,在轨道2上经过c点时的速度小于它在轨道3上经过c点时的速度
D.天宫二号在轨道1上经过b点的加速度小于在轨道2上经过b点时的加速度,在轨道2上经过c点的加速度小于在轨道3上经过c点时的加速度

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

3.如图所示,间距为d的光滑平行金属导轨倾斜地固定,与水平面之间的夹角为θ,在导轨的顶端连接一阻值为2R的定值电阻.导轨处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,两质量均为m、阻值均为R的导体棒甲和乙放置在导轨底端,其中导体棒甲的下端有一垂直导轨放置的光滑挡板.在导体棒乙上加一平行导轨向上的外力F,使导体棒乙由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动,其加速度大小为a,整个过程中,导体棒甲、乙始终与导轨垂直,且与导轨接触良好,忽略导轨的电阻,重力加速度用g表示.
(1)如果从导体棒乙开始运动计时,则需要多长时间导体棒甲对底端挡板的作用力为零?
(2)当导体甲与挡板之间的作用力为零时,定值电阻消耗的电功率是多少?
(3)请写出导体棒乙开始运动到导体到导体棒甲与挡板之间作用力为零的过程中外力F时间t的关系式.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

10.如图所示,平行板电容器的电容为C,带电量为Q,极板长为L,板间距离为d,极板与水平面间夹角为a,p,M两点恰好处在电容器的边缘,两极板正对区域均看成匀强电场.现有一质量为m的带电液滴由两极板的中央p点从静止开始沿与极板平行的直线运动到M点,此过程中克服空气阻力做功W,求:
(1)液滴的电荷量;
(2)液滴开始运动瞬时的加速度大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

20.在水平向右的匀强电场中,有一质量为m、带正电的小球,用长为l的绝缘细线悬挂于O点,当小球静止时细线与竖直方向的夹角为θ,如图所示,现用力打击小球,使小球恰能在竖直平面内做圆周运动.试间:
(1)小球做圆周运动的过程中,在哪点速度最小?最小速度是多少?
(2)小球在哪点速度最大?最大速度为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

7.如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图.将半径为r的铜盘放在匀强磁场中,让磁感线垂直向下穿过铜盘,磁感应强度为B,图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内.按图中箭头方向转动铜盘,其角速度为w,且铜盘阻值不能忽略,则下列说法正确的是(  )
A.小灯泡不会亮,因为铜盘的磁通量没有改变
B.b点电势高于a点
C.ab两点之间电压为U=$\frac{1}{2}$Br2w
D.该发电机的电源电动势为?=$\frac{1}{2}$Br2w

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

4.质量m=5000kg的汽车以速率v=10m/s分别驶过一座半径R=100m的凸形和凹形桥的中央,g=10m/s2,求:
(1)在凸、凹形桥的中央,汽车对桥面的压力;
(2)若汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零,然后保持此速率通过凹形桥的中央时对桥面的压力是多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

5.如图所示,质量为m的小球(可看做质点)在竖直放置的半径为R的固定光滑圆环轨道内运动.若小球通过最高点时的速率为v0=$\sqrt{gR}$,下列说法中正确的是(  )
A.小球在最高点时受重力和轨道对它的弹力两个力的作用
B.小球在最高点对圆环的压力大小为mg
C.小球在最高点时重力的瞬时功率为0
D.小球绕圆环运动一周的时间大于$\frac{2πR}{{v}_{0}}$

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