精英家教網(wǎng)如圖所示,一固定直桿AB長為L=2m,與豎直方向的夾角為θ=53°,一質(zhì)量為m=4kg、電荷量為q=+3×10-5C的小球套在直桿上,球與桿間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5.直桿所在處空間有水平向右的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)為E=106N/C,求:
(1)小球靜止起從桿的最高點A滑到最低點B時的速度大小v1;
(2)若桿與豎直方向的夾角換成不同的值,小球滑到B時的速度也會不同,為使小球滑到桿的B端時的速度最大,某同學(xué)認(rèn)為應(yīng)使桿沿豎直方向放置,因為這樣重力做的功最多.你認(rèn)為是否正確,若認(rèn)為是正確的,請求出此最大速度v2,若認(rèn)為不正確,請說明理由并求出此時桿與豎直方向的夾角及此最大速度v2
分析:(1)對小球進(jìn)行受力分析,抓住垂直于桿的方向小球受力平衡,求出小球與桿間的彈力從而求出摩擦力的大小,最后在小球運動過程中根據(jù)動能定理求小球在最低點時的速度大;
(2)該同學(xué)說法不正確,當(dāng)重力做功最多時,小不過所受電場力不做功,摩擦力做功增加,故小球動能最大時不是桿在豎直方向.使小球速度最大,則重力和電場力合力做的功最大,而摩擦力做功最少.
解答:精英家教網(wǎng)解:(1)對小球進(jìn)行受力分析有:
小球所受電場力大小為Fe=qE=3×10-5×106N=30N,
垂直于桿方向有:FN=mgsinθ-Fecosθ=(40×0.8-30×0.6)N=14N,
摩擦力大小為Ff=μ FN=0.5×14N=7N,
小球從最高點運動到最低點過程中,由動能定理得:
(Fesinθ+mgcosθ-Ff)L=
1
2
mv12
代入數(shù)據(jù)可解得v1=6.4m/s
(2)某同學(xué)的說法不正確,因為此時雖然重力做功多了但是電場力不做功了,而且克服摩擦力做功也多了,所以末動能不是最大.
為使小球到達(dá)B點時的速度最大,只要重力與電場力做的功最多而克服摩擦力做的功最小,則桿應(yīng)沿重力與電場力的合力方向,即與豎直方向夾角為θ=37°此時摩擦力為0,
由動能定理得:
(Fesinθ+mgcosθ)L=
1
2
mv22
解得v2=7.07m/s
答:(1)小球滑到低端時的速度大小為6.4m/s;
(2)該同學(xué)說法不正確,小不過滑到低端時的最大速度為7.07m/s.
點評:正確的受力分析和做功分析是解決本題的關(guān)鍵.
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

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(1)小球靜止起從桿的最高點A滑到最低點B時的速度大小v1;

(2)若桿與豎直方向的夾角換成不同的值,小球滑到B時的速度也會不同,為使小球滑到桿的B端時的速度最大,某同學(xué)認(rèn)為應(yīng)使桿沿豎直方向放置,因為這樣重力做的功最多。你認(rèn)為是否正確,若認(rèn)為是正確的,請求出此最大速度v2,若認(rèn)為不正確,請說明理由并求出此時桿與豎直方向的夾角及此最大速度v2。

 

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科目:高中物理 來源:2011-2012學(xué)年河南省南陽一中高二第一次月考物理試題 題型:計算題

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(1)小球靜止起從桿的最高點A滑到最低點B時的速度大小v1;
(2)若桿與豎直方向的夾角換成不同的值,小球滑到B時的速度也會不同,為使小球滑到桿的B端時的速度最大,某同學(xué)認(rèn)為應(yīng)使桿沿豎直方向放置,因為這樣重力做的功最多。你認(rèn)為是否正確,若認(rèn)為是正確的,請求出此最大速度v2,若認(rèn)為不正確,請說明理由并求出此時桿與豎直方向的夾角及此最大速度v2。

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科目:高中物理 來源:2013屆河南省高二第一次月考物理試題 題型:選擇題

如圖所示,一固定直桿AB長為L=2m,與豎直方向的夾角為q=53°,一質(zhì)量為m=4kg、電荷量為q=+3´105 C的小球套在直桿上,球與桿間的動摩擦因數(shù)為m=0.5。直桿所在處空間有水平向右的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)為E=106 N/C,求:

(1)小球靜止起從桿的最高點A滑到最低點B時的速度大小v1;

(2)若桿與豎直方向的夾角換成不同的值,小球滑到B時的速度也會不同,為使小球滑到桿的B端時的速度最大,某同學(xué)認(rèn)為應(yīng)使桿沿豎直方向放置,因為這樣重力做的功最多。你認(rèn)為是否正確,若認(rèn)為是正確的,請求出此最大速度v2,若認(rèn)為不正確,請說明理由并求出此時桿與豎直方向的夾角及此最大速度v2。

 

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科目:高中物理 來源:上海專項題 題型:計算題

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(1)小球靜止起從桿的最高點A滑到最低點B時的速度大小v1;
(2)若桿與豎直方向的夾角換成不同的值,小球滑到B時的速度也會不同,為使小球滑到桿的B端時的速度最大,某同學(xué)認(rèn)為應(yīng)使桿沿豎直方向放置,因為這樣重力做的功最多。你認(rèn)為是否正確,若認(rèn)為是正確的,請求出此最大速度v2,若認(rèn)為不正確,請說明理由并求出此時桿與豎直方向的夾角及此最大速度v2

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