如图2所示,半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与环面平行。一电量为+q、质量为m的小球穿在环上,可沿环作无摩擦的圆周运动,若小球经A点
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如图2所示,半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与环面平行。一电量为+q、质量为m的小球穿在环上,可沿环作无摩擦的圆周运动,若小球经A点
题型:不详
难度:
来源:
如图2所示,半径为
r
的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为
E
的匀强电场与环面平行。一电量为+
q
、质量为
m
的小球穿在环上,可沿环作无摩擦的圆周运动,若小球经
A
点时,速度
v
A
的方向恰与电场垂直,且圆环与小球间沿水平方向无力的作用,试计算:
(1)速度
v
A
的大小;
(2)小球运动到与
A
点对称的
B
点时,对环在水平方向的作用力。
答案
(1)
(2)
。
解析
(1)在
A
点,小球在水平方向只受电场力作用,根据牛顿第二定律得:
所以小球在
A
点的速度
。
(2)在小球从
A
到
B
的过程中,根据动能定理,电场力做的正功等于小球动能的增加量,即
,
小球在
B
点时,根据牛顿第二定律,在水平方向有
解以上两式,小球在
B
点对环的水平作用力为:
。
点评:分析该题,也可将水平的匀强电场等效成一新的重力场,重力为
Eq
,
A
是环上的最高点,
B
是最低点;这样可以把该题看成是熟悉的小球在竖直平面内作圆周运动的问题。
举一反三
.为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,甲、乙两位同学在一楼电梯内用压力传感器进行了如下实验:甲同学站在压力传感器上,乙同学负责观察电梯从地面一楼到顶层全过程中,压力传感器示数随时间变化的情况。如图所示是压力传感器示数随时间变化图,已知t=0时,电梯静止不动,电梯共上升18层的高度。求:
(1)电梯启动和制动时的加速度大小;
(2)该大楼的层高(设每层高度相同)。
题型:不详
难度:
|
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在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与力的传感器相连,当电梯从静止加速上升,然后又匀速运动一段时间,最后停止运动;传感器的屏幕上显示出其受的压力与时间的关系(N-t)图像,如图所示,则(取
g
="10" m/s
2
)
(1)电梯在哪段时间内加速上升,此过程中重物处于超重状态还是失重状态?为什么?
(2)电梯的最大加速度是多大?
题型:不详
难度:
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如图1所示,弹簧秤外壳质量为m
0
,弹簧及挂钩质量忽略不计,挂钩拖一重物质量为m,现用一方向沿斜面向上的外力F拉着弹簧秤,使其沿光滑的倾角为
的斜面向上做匀加速直线运动,则弹簧秤读数为:
A.
B.
C.
D.
题型:不详
难度:
|
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在游乐场中,有一大型游戏机叫“跳楼机”,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40米高处,然后自由释放。为研究方便,可以认为座椅沿轨道自由下落1.2s后,开始受到压缩空气提供的恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面4.0米高处时速度恰好减小到零,然后再让座椅缓慢下落,将游客送回地面,取
,求:
(1)座椅自由下落的高度是多少?座椅自由下落结束时刻的速度是多少?
(2)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍?
题型:不详
难度:
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用20N的水平拉力拉一个放在水平面上的物体,可以使它产生1m/s
2
加速度,若用30N的水平力拉这个物体,可以产生2m/s
2
的加速度。
(1)如果用40N的水平拉力拉这个物体产生的加速度大小是多少?
(2)物体受到的摩擦力是多少?
题型:不详
难度:
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