【考点】: 动能定理的应用;平抛运动. 【专题】: 动能定理的应用专题.
【分析】: (1)由题意,小球由A到B的过程中做平抛运动,根据运动公式计算时间,再由vy=gt求得竖直方向的速度,根据矢量合成方法求出速度vB;
(2)选择从B到C的运动过程,运用动能定理求出C点速度,根据向心力公式求出小球在最高点C时对轨道的压力 【解析】: 解:(1)物块离开平台后做平抛运动,在竖直方向 H=gt 解得:t=
=0.6 s
2
在竖直方向 vy=gt=6 m/s 选手到达B点速度为
=10m/s
与水平方向的夹角为θ,则tanθ==0.75,则θ=37° (2)从B点到C点:mgR(1﹣cosθ)=mvC﹣mvB 在C点:NC﹣mg=
2
2
NC=1200N 由牛顿第三定律得,选手对轨道的压力NC′=NC=1200N,方向竖直向下
答:(1)选手从A点运动到B点的时间为0.6s,到达B点的速度大小为10m/s,与水平方向的夹角为37°;
(2)选手到达C时对轨道的压力为1200N.
【点评】: 本题是平抛运动和圆周运动相结合的典型题目,除了运用平抛运动和圆周运动的基本公式外,求速度的问题,动能定理不失为一种好的方法.
11.(17分)(2018?雅安模拟)如图(a),O、N、P为直角三角形的三个顶点,∠NOP=37°,OP中点处固定一电量为q1=2.0×10C的正点电荷,M点固定一轻质弹簧.MN是一光滑绝缘杆,其中ON长为a(a=1m),杆上穿有一带正电的小球(可视为点电荷),将弹簧压缩到O点由静止释放,小球离开弹簧后到达N点的速度为零.沿ON方向建立坐标轴(取O点处x=0),图(b)中Ⅰ和Ⅱ图线分别为小球的重力势能和电势能随位置坐标x变化的图象,其中E0=1.24×10J,E1=1.92×10J,E2=6.2×10J,k=9.0×118N?m/C,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s.
2
﹣3
﹣4
2
2
﹣3
﹣8
(1)求电势能为E1时小球的位置坐标x1和小球的质量m;
(2)已知在x1处时小球与杆间的弹力恰好为零,求小球的电量q2;
(3)求小球释放瞬间弹簧的弹性势能Ep.
【考点】: 电势差与电场强度的关系;弹性势能. 【专题】: 电场力与电势的性质专题.
【分析】: (1)判断出x1的位置,利用E1=mgh即可求的质量;
(2)根据受力分析利用垂直于斜面方向合力为零即可求的电荷量;
(3)根据能量守恒即可求得
【解析】: 解:(1)势能为E1时,距M点的距离为: x1=acos37°??cos37°=0.32a=0.32m x1处重力势能为:E1=mgx1sin37° m=
=1×10kg
﹣3
(2)在x1处,根据受力分析可知
=mgcos37°,
其中:r=x1tan37°=0.24a 带入数据,得:q2=
=2.56×10C
﹣6
(3)根据能量守恒,有:mga sin37°+E2﹣E0=EP 带入数据,得:EP=5.38×10J
﹣3
答:(1)求电势能为E1时小球的位置坐标x1为0.32m,小球的质量m1×10kg
(2)已知在x1处时小球与杆间的弹力恰好为零,小球的电量q2为2.56×10
﹣6C﹣3
﹣3
(3)求小球释放瞬间弹簧的弹性势能Ep为 5.38×10J 【点评】: 分析磁场的分布情况及小球的运动情况,通过电场力做功来判断电势能的变化从而判断出图象,再根据平衡条件和动能定理进行处理
12.(19分)(2018?雅安模拟)如图所示,在xoy平面内,三个半径为a 的四分之一圆形有界区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场(含边界上).一群质量为m电荷量为q的带正电的粒子同时从坐标原点O以相同的速率、不同的方向射入第一象限内(含沿x轴、y轴方向),它们在磁场中运动的轨道半径也为a,在y≤﹣a的区域,存在场强为E、沿﹣x方向的匀强电场.整个装置在真空中,不计粒子的重力及粒子之间的相互作用.求: (1)粒子从O点射入磁场时的速率v0;
(2)这群粒子从O点射入磁场至运动到x轴的最长时间; (3)这群粒子到达y轴上的区域范围.
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