如圖所示，ABCD表示豎立在場強為E=104V/m的水平勻強電場中的絕緣光滑軌道，其中軌道的BCD部分是半徑為R的半圓環(huán)，軌道的水平部分與半圓環(huán)相切，A為水平軌道上的一點，而且，AB=R=0.2m，把一質(zhì)量m=10g、帶電量q=+10-5C的小球在水平軌道的A點由靜止釋放后，小球在軌道的內(nèi)側(cè)運動（g=10m/s2）．求：
（1）小球到達(dá)C點時的速度
（2）小球達(dá)到C點時對軌道的壓力
（3）要使小球剛好能運動到D點，小球開始運動的位置應(yīng)離B點多遠(yuǎn)？
分析：（1）應(yīng)用動能定理研究小球由A→C的過程，求出小球在C點的速度大小，
（2）對小球在C點進(jìn)行受力分析，找出徑向提供向心力的外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出小球達(dá)到C點時對軌道的壓力；
（3）應(yīng)用動能定理與牛頓第二定律可求出小球開始運動的位置離B點的距離．
解答：解：（1）、（2）如圖所示，設(shè)小球在C點的速度大小是vC，對軌道的壓力大小為NC，則對于小球由A→C的過程中，應(yīng)用動能定理列出：qE2R-mgR=
1
2
m
v
2
c
-0，
在C點的圓軌道處，由牛頓第二定律有：NC-qE=m
v
2
C
R
，
解得：
vC=
4qER
m
-2gR
=2m/s，NC=5qE-2mg=0.3N
（3）如圖所示，設(shè)小球初始位置應(yīng)在離B點xm的A'點，對小球由A'→D的過程應(yīng)用動能定理有：qEx-mg2R=
1
2
m
v
2
D
，
在D點的圓軌道處由牛頓第二定律有：mg=m
v
2
D
R
，
解得x=
5mgR
2qE
=0.5m
答：（1）小球到達(dá)C點時的速度2m/s；
（2）小球達(dá)到C點時對軌道的壓力0.3N；
（3）要使小球剛好能運動到D點，小球開始運動的位置應(yīng)離B點0.5m．
點評：在本題中物體不僅受重力的作用，還有電場力，在解題的過程中，一定要分析清楚物體的受力和運動過程，根據(jù)動能定理和牛頓第二定律靈活列式求解．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，abcd是交流發(fā)電機的矩形線圈，ab=30cm，bc=10cm，共50匝，它在B=0.8T的勻強磁場中繞中心軸OO′順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為480r/min，線圈的總電阻為r=1Ω，外電阻為R=3Ω，試求：
（1）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過
14
轉(zhuǎn)的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量和通過導(dǎo)線截面的電量；
（2）電流表和電壓表的讀數(shù)；
（3）從圖示位置轉(zhuǎn)過180°過程中的平均感應(yīng)電動勢．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，abcd是交流發(fā)電機的矩形線圈，ab=30cm，bc=10cm，共50匝，它在B=0.8T的勻強磁場中繞中心OO′順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為480r/min，線圈的總電阻為r=1Ω，外電阻為R=3Ω，試求：
（1）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過
14
轉(zhuǎn)的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量和通過導(dǎo)線截面的電量；
（2）電流表和電壓表的讀數(shù)．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，abcd為交流發(fā)電機的矩形線圈，其面積為S，匝數(shù)為n，線圈電阻為r，外電阻為R．線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω．若圖中的電壓表、電流表均為理想交流電表，求：
（1）此交流發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值EM；
（2）若從圖示位置開始計時，寫出感應(yīng)電流隨時間變化的函數(shù)表達(dá)式；
（3）交流電壓表和交流電流表的示數(shù)；
（4）此交流發(fā)電機的輸出功率P出．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，abcd為交流發(fā)電機的矩形線圈，其面積為S，匝數(shù)為n，線圈電阻為r，外電阻為R.線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω.若圖中的電壓表、電流表均為理想交流電表，求：

(1)此交流發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Em；

(2)若從圖示位置開始計時，寫出感應(yīng)電流隨時間變化的函數(shù)表達(dá)式；

(3)交流電壓表和交流電流表的示數(shù)；

(4)此交流發(fā)電機的輸出功率P出.

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科目：高中物理 來源：2011-2012學(xué)年天津市高三4月月考物理試卷（解析版） 題型：實驗題

（18分）

（1）如圖所示，abcd為單匝矩形線圈，邊長ab＝10cm，bc＝20cm。該線圈的一半位于具有理想邊界、磁感應(yīng)強度為0.1T、寬為20cm的勻強磁場中，磁場方向與線圈平面垂直。若線圈繞通過ab邊的軸以100p rad/s的角速度勻速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時的瞬時感應(yīng)電動勢大小為___________V。

（2）某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．

（I）請指出該同學(xué)在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當(dāng)：

①                                              ；

②                                              。

（II）該同學(xué)經(jīng)正確操作得到如圖乙所示的紙帶，取連續(xù)的六個點A、B、C、D、E、F為計數(shù)點，測得點A到B、C、D、E、F的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5，若打點的時間間隔為T，則打E點時重物速度的表達(dá)式為vE=         

（3）冬、春季節(jié)降水量少，廣東沿海附近水位較低，漲潮時海水倒灌出現(xiàn)所謂咸潮現(xiàn)象，使沿海地區(qū)的城市自來水中的離子濃度較高，水質(zhì)受到影響，為了研究咸潮出現(xiàn)的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計了一個監(jiān)測河水電阻率的實驗。它在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如下圖(1)所示，兩電極相距L=0.314m，其間充滿待測的河水。安裝前他用如下圖(2)的游標(biāo)卡尺（圖為卡尺的背面）測量玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如下圖(3)所示。

他還選用了以下儀器：量程15V、內(nèi)阻300kΩ的電壓表，量程300μA、內(nèi)阻50Ω的電

流表，最大阻值為1kΩ的滑動變阻器，電動勢E=12V、內(nèi)阻r=6Ω的電池組，開關(guān)等各一個，以及導(dǎo)線若干。下圖(4)坐標(biāo)中包括坐標(biāo)為（0，0）的點在內(nèi)的9個點表示他測得的9組電流I、電壓U的值。

根據(jù)以上材料完成以下問題：

（a）測量玻璃管內(nèi)徑時，應(yīng)將上圖(2)中的游標(biāo)卡尺的A、B、C三部分中的__________________與玻璃管內(nèi)壁接觸（填代號）；

（b）玻璃管的內(nèi)徑d=___________mm；

（c）圖(4)中的9個點表示實驗中測得的9組電流I、電壓U的值，試寫出根據(jù)此圖求R值的步驟：

                                                                     

                                                                     

（d）上圖(5)中的實物儀器部分已連線，將其他部分連接成能測出上圖(4)數(shù)據(jù)的實物連接圖；

（e）開頭閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)先滑至___________端。

 

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