空中有竖直方向的匀强电场,一个质量为m=2×10-7kg的带正电小球,其带电量q=6×10-8C,它在空中下落的加速度a=1m/s2,空气阻力不计,g取10m/

空中有竖直方向的匀强电场,一个质量为m=2×10-7kg的带正电小球,其带电量q=6×10-8C,它在空中下落的加速度a=1m/s2,空气阻力不计,g取10m/

题型:不详难度:来源:
空中有竖直方向的匀强电场,一个质量为m=2×10-7kg的带正电小球,其带电量q=6×10-8C,它在空中下落的加速度a=1m/s2,空气阻力不计,g取10m/s2,求该匀强电场的电场强度的大小和方向.
答案
根据牛顿第二定律得,mg-qE=ma.
E=
mg-ma
q
=
2×10-6-2×10-7
6×10-8
N/C
=30N/C.
电场力的方向竖直向上,所以电场强度的方向竖直向上.
故电场强度的大小为30N/C,方向竖直向上.
举一反三
如图所示,一根长L=1.5m的光滑绝缘细直杆MN,竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀强电场中.杆的下端M固定一个带电小球A,电荷量Q=+4.5×10-6C;另一带电小球B穿在杆上可自由滑动,电荷量q=+1.0×10-6C,质量m=1.0×10-2kg.现将小球B从杆的上端N静止释放,小球B开始运动(静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,取g=10m/s2
(1)小球B开始运动时的加速度为多大?
(2)小球B的速度最大时,距M端的高度h1为多大?魔方格
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如图所示,一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环.箱和杆的质量是M,环的质量为m.已知环沿某一初速度沿着杆向上滑,环与杆的摩擦力大小为F,则此时箱对地面的压力为(  )
A.MgB.(M-m)gC.(M+m)g-FD.Mg-F
魔方格
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如图所示,水平U形光滑固定框架,宽度为L=1m,电阻忽略不计,导体棒ab的质量m=0.2kg、电阻R=0.5Ω,匀强磁场的磁感应强度B=0.2T,方向垂直框架平面向上.现用F=1N的外力由静止开始向右拉ab棒,当ab棒的速度达到5m/s时,求:
(1)ab棒所受的安培力的大小;
(2)ab棒的加速度大小.魔方格
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质量为60kg的消防队员,从一根竖直的长直轻绳上由静止滑下,经2.5s落地.轻绳上端有一力传感器,它记录的轻绳受到的拉力变化情况如图甲所地,取g=10m/s2.消防队员下滑过程中:
(1)最大速度和落地速度各是多少?
(2)在乙图中画出v-t图象.

魔方格
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磁悬浮列车是一种高速运载工具,它由两个系统组成.一是悬浮系统,利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力.另一是驱动系统,即利用磁场与固定在车体下部的感应金属线圈相互作用,使车体获得牵引力,图22就是这种磁悬浮列车电磁驱动装置的原理示意图.即在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN,轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2,且B1和B2的方向相反,大小相等,即B1=B2=B.列车底部固定着绕有N匝闭合的矩形金属线圈abcd(列车的车厢在图中未画出),车厢与线圈绝缘.两轨道间距及线圈垂直轨道的ab边长均为L,两磁场的宽度均与线圈的ad边长相同.当两磁场Bl和B2同时沿轨道方向向右运动时,线圈会受到向右的磁场力,带动列车沿导轨运动.已知列车车厢及线圈的总质量为M,整个线圈的总电阻为R.
(1)假设用两磁场同时水平向右以速度v0作匀速运动来起动列车,为使列车能随磁场运动,列车所受的阻力大小应满足的条件;
(2)设列车所受阻力大小恒为f,假如使列车水平向右以速度v做匀速运动,求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量;
(3)设列车所受阻力大小恒为f,假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来起动列车,当两磁场运动的时间为t1时,列车正在向右做匀加速直线运动,此时列车的速度为v1,求两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间t0魔方格
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