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如圖所示,半徑為R的環(huán)形塑料管豎直放置,且管的內徑遠小于環(huán)的半徑,AB為該環(huán)的水平直徑,環(huán)的AB及其以下部分處于水平向左的勻強電場中,管的內壁光滑.現將一質量為m,電量為+q的小球從管中A點由靜止開始釋放,已知qE=mg,下列說法正確的是( 。
分析:小球釋放后,在重力和電場力的共同作用下,沿管道運動,根據動能定理,分別計算出其經過各已知點的速度,在根據向心力公式計算出其對軌道的壓力.小球每循環(huán)一周,加速一次!
解答:解:A、Uab=
WAB
q
=
qE2R
q
=
mg2R
q
,故A錯誤;
B、帶電小球到達B點,電場力做正功,重力勢能不變,電勢能減小,故動能增大,速度增大,故B錯誤;
C、從A點釋放第一次過C點,根據向心力公式,有N1C+mg=m
v
2
1C
R
根據動能定理可知:第一次經過C點的動能為:2EqR-mgR=mgR,故N1C=mg,
到第二次到C點過程,根據動能定理,有-mgR+2qE?2R=
1
2
m
v
2
2c

據向心力公式,有N2C+mg=m
v
2
2C
R

解得N2C=5mg;即第一次和第二次經過最高點c時對管壁的壓力之比為1:5;
故C錯誤;
D、第一次過D點時,根據動能定理,有mgR+qER=
1
2
m
v
2
1D

根據向心力公式,有N1D-mg=m
v
2
1D
R

解得N1D=5mg;
第一次過C點,根據向心力公式,有N1C+mg=m
v
2
1C
R
根據動能定理可知:第一次經過C點的動能為:2EqR-mgR=mgR,故N1C=mg,即第一次經過最低點D和最高點C時對管壁的壓力之比為5:1;故D正確;
故選D.
點評:本題中關鍵要理清物體的運動規(guī)律,物體每循環(huán)一周,動能增加一次;同時要注意物體對軌道的壓力等與軌道對物體的支持力!
練習冊系列答案
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如圖所示,半徑為R的光滑半圓軌道豎直放置,兩個質量均為m的小球A、B以不同的速率進入軌道,A通過最高點C時,對軌道的壓力為3mg,B通過最高點C時,對軌道的壓力恰好為零,求:
(1)A、B兩球從C點飛出的速度分別為多少?
(2)A、B兩球落地點間的距離.

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如圖所示,半徑為R的vt-sB=l光滑圓弧軌道豎直放置,底端與光滑的水平軌道相接,質量為m的小球B靜止光滑水平軌道上,其左側連接了一輕質彈簧,質量為m的小球A自圓弧軌道的頂端由靜止釋放,重力加速度為g,小球可視為質點.
求:(1)小球A滑到圓弧面底端時的速度大。
(2)小球A撞擊輕質彈簧的過程中,彈簧的最大彈性勢能為多少.

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精英家教網如圖所示,半徑為R的
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圓弧支架豎直放置,支架底ab離地的距離為4R,圓弧邊緣C處有一小定滑輪,一輕繩兩端分別系著質量分別為m1與m2的物體,掛在定滑輪兩邊,切m1>m2,開始時m1、m2均靜止,切m1、m2視為質點(不計一切摩擦),求:
(1)m1經過圓弧最低點a時的速度;
(2)若m1到最低點時繩斷開,m1與m2之間必須滿足什么關系?

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精英家教網如圖所示,半徑為R的半圓軌道BC豎直放置.一個質量為m 的小球以某一初速度從A點出發(fā),經AB段進入半圓軌道,在B點時對軌道的壓力為7mg,之后向上運動完成半個圓周運動恰好到達C點.試求:
(1)小球上升過程中克服阻力做功;
(2)小球從C點飛出后,觸地時重力的功率.

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精英家教網如圖所示,半徑為r的圓筒,繞豎直中心軸OO′旋轉,小物塊a靠在圓筒的內壁上,它與圓筒內壁間的動摩擦因數為μ,現要使a不下落,則圓筒轉動的角速度ω至少為( 。
A、
μgr
B、
μg
C、
g
r
D、
g
μr

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