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1、简答题 用一条绝缘细线悬挂一个带电小球,小球质量m=2.0×10-2kg,电荷量q=+1.0×10-8C.现加一水平方向的匀强电场,小球平衡于O点时绝缘细线与竖直方向的夹角θ=37°,如图所示.(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)试求:
(1)该匀强电场的电场强度E的大小;
(2)若将小球沿圆弧OA拉至悬点正下方A点自由释放后,小球作往复运动,则经过O点时细线对小球的拉力.
参考答案:(1)小球受力平衡时,受到重力、电场力与绳子的拉力,其中:qE=mgtanθ
所以:E=mgtanθq=1.5×107N/C
(2)A到O的过程中,电场力做正功,重力做负功,设细线的长度为L,则:
qELsinθ-mgL(1-cosθ)=12mv2
在O点:F拉-mgcosθ=mv2L
联立以上2公式,解得:F拉=0.35N
答:匀强电场的电场强度E的大小1.5×107N/C;经过O点时细线对小球的拉力是0.35N.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 关于匀速圆周运动的向心加速度( ? )
A.大小不变,方向变化
B.大小变化,方向不变
C.大小、方向都变化
D.大小、方向都不变
参考答案:A
本题解析:
本题难度:简单
3、选择题
下列4个图是小球在竖直平面内做圆周运动的情景,阻力不计,小球圆周运动的半径为R.则小球在轨道顶端的速度v应满足的条件为
A.甲图v≥0
B.乙图v≥
C.丙图v≥
D.丁图v≥
参考答案:AD
本题解析:分析:在最高点,靠竖直方向上的合力提供向心力,根据小球在最高点的最小合力,求出最小速度.
解答:A、在最高点,杆子可以表现为支持力,所以最小合力为0,根据合力提供向心力,最高点的最小速度为0.故A正确.
? B、在最高点,环对球可以有向上的弹力,所以最小合力为0,根据合力提供向心力,最高点的最小速度为0.故B错误.
? C、在最高点,小球受到的最小合力为重力,根据mg=
,知最小速度v=
.故C错误.
? D、在最高点,绳子只能表现为拉力,小球受到的最小合力为重力,根据mg=
,知最小速度v=
.故D正确.
故选AD.
点评:解决本题的关键知道做圆周运动沿半径方向上的合力提供向心力,以及会确定各种模型在最高点的临界情况.
本题难度:一般
4、填空题 质量为2kg的质点做匀速圆周运动,速率为10m/s,角速度为4rad/s.则质点运动的轨迹圆的半径为______m,质点所受的合力为______N.
参考答案:质点做匀速圆周运动,则有v=ωR,
得R=vω=104m=2.5m;
由公式F=mv2R得
向心力F=2×1022.5N=80N
故答案为:2.5;80.
本题解析:
本题难度:一般
5、填空题 质量为m、带电量为+q的小球用一绝缘细线悬于O点,开始时它在A、B之间来回摆动,OA、OB与竖直方向OC的夹角为θ(如图所示).
(1)如果当它摆到B点时突然施加一竖直向上的、大小为E=
的匀强电场,则此时线中的拉力T1=______;
(2)如果这一电场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的,则当小球运动到B点时线的拉力T2=______.

参考答案:(1)电场力F=qE=mg,故电场力与重力平衡;运动到最高点加电场,小球由于惯性保持静止,故细线的拉力为零;
(2)如果这一电场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的,由于重力与电场力平衡,故此后小球做匀速圆周运动,拉力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
T2=mv2l
从A到C过程,根据动能定理,有:
mgl(1-cosθ)=12mv2
联立解得:
T2=2(1-cosθ)mg
故答案为:
(1)0;
(2)2(1-cosθ)mg.
本题解析:
本题难度:一般