如图所示,质量为m、电量为+q的带电小球固定于一不可伸长的绝缘细线一端,绳的另一端固定于O点,绳长为l,O点有一电荷量为+Q(Q>>q)的点电荷P,现加一个水平
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如图所示,质量为m、电量为+q的带电小球固定于一不可伸长的绝缘细线一端,绳的另一端固定于O点,绳长为l,O点有一电荷量为+Q(Q>>q)的点电荷P,现加一个水平
题型:不详
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来源:
如图所示,质量为m、电量为+q的带电小球固定于一不可伸长的绝缘细线一端,绳的另一端固定于O点,绳长为l,O点有一电荷量为+Q(Q>>q)的点电荷P,现加一个水平向右的匀强电场,小球静止于与竖直方向成 θ角的A点.已知静电力恒量为k.求:
(1)小球静止在A点处绳子受到的拉力的大小;
(2)外加电场场强的大小;
(3)将小球拉起至与O点等高的B点后无初速释放,则小球经过最低点C时绳受到的拉力.
答案
(1)带电小球A处于平衡,其受力如图,其中F为两点电荷间的库仑力,
T为绳子拉力,F
0
为外加电场给A的电场力,则
Tcosθ-mg-Fcosθs=0 ①
Fsinθ+F
0
-Tsinθ=0 ②
F=k
qQ
l
2
联立式解得 T
1
=k
qQ
l
2
+
mg
cosθ
(2)E=
F
q
=
mgtanθ
q
(3)小球从B运动到C的过程中,Q对q的库仑力不做功,由动能定理得
mgl-qEl=
1
2
mυ
C
2
-0
在C点时 T
2
-k
qQ
l
2
-mg=m
mv
2C
l
联立解得 T
2
=k
qQ
l
2
+mg(3-2tanθ)
答:(1)小球在A点绳子受到的拉力为k
qQ
l
2
+
mg
cosθ
(2)电场强度为
mgtanθ
q
.
(3)绳受到的拉力T
2
大小为k
qQ
l
2
+mg(3-2tanθ)
举一反三
如图所示,一圆筒绕中心轴OO′以角速度ω匀速转动,小物块紧贴在竖直圆筒的内壁上,相对于圆筒静止.此时,小物块受圆筒壁的弹力大小为F,摩擦力大小为f.当圆筒以角速度2ω匀速转动时(小物块相对于圆筒静止),小物块受圆筒壁的( )
A.摩擦力大小仍为f
B.摩擦力大小变为2f
C.弹力大小变为2F
D.弹力大小变为4F
题型:不详
难度:
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如图7所示,竖直平面内的
3
4
圆弧形光滑轨道半径为 R,A 端与圆心 O 等高,AD 为水平面,B 点为光滑轨道的最高点且在O 的正上方,一个小球在 A 点正上方某处由静止释放,自由下落至 A 点进入圆轨道并知通过 B 点时受到轨道的弹力为mg(从A点进入圆轨道时无机械能损失),最后落到水平面 C 点处.求:
(1)释放点距 A 点的竖直高度 h和落点 C 到 A 点的水平距离x;
(2)如果将小球由h=R处静止释放,请问小球能否通过最高点B点,如果不能通过,请求出脱离圆轨道的位置E与O的连线与竖直方向夹角的正弦值.
题型:不详
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如图在xoy坐标系第Ⅰ象限,磁场方向垂直xoy平面向里,磁感应强度大小均为B=1.0T;电场方向水平向右,电场强度大小均为E=
3
N/C.一个质量m=2.0×10
-7
kg,电荷量q=2.0×10
-6
C的带正电粒子从x轴上P点以速度v
0
射入第Ⅰ象限,恰好在xoy平面中做匀速直线运动. 0.10s后改变电场强度大小和方向,带电粒子在xoy平面内做匀速圆周运动,取g=10m/s
2
.求:
(1)带电粒子在xoy平面内做匀速直线运动的速度v
0
大小和方向;
(2)带电粒子在xoy平面内做匀速圆周运动时电场强度的大小和方向;
(3)若匀速圆周运动时恰好未离开第Ⅰ象限,x轴上入射P点应满足何条件?
题型:不详
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如图所示,一轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时,由于球对杆有作用,使杆发生了微小形变,关于杆的形变量与球在最高点时的速度大小关系,正确的是( )
A.形变量越大,速度一定越大
B.形变量越大,速度一定越小
C.形变量为零,速度一定不为零
D.速度为零,可能无形变
题型:不详
难度:
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如图所示,一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内运动,圆柱半径为R,甲、乙两物体的质量分别为M和m(M>m),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍,两物体用长为L的轻绳连在一起,L<R.若将甲物体放在转轴位置上,甲、乙连线正好沿半径方向拉直.问:
(1)当轻绳恰好产生力的瞬间,此时圆盘旋转的角速度为多大?
(2)要使两物体与圆盘不发生相对滑动,则圆盘旋转的角速度最大不得超过(两物体看作质点)
题型:不详
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