高中 | 匀变速直线运动的速度位移公式 题目答案及解析

稿件来源:高途

高中 | 匀变速直线运动的速度位移公式题目答案及解析如下,仅供参考!

必修1

第二章 匀变速直线运动的研究

2.4 匀变速直线运动的速度与位移的关系

匀变速直线运动的速度位移公式

在学校物理创新实验课堂上,老师为引导学生探究带电物体在复合场中的运动规律,布置了一个如图所示的实验环境:空间中有一水平向左的匀强电场(电场空间足够大),将一个质量$m=0.3\;\rm kg$,电荷量$q=0.8\;\rm C$的带正电小球,放在区域内的$O$点,然后用弹射器使小球以$v_{0}=10\;\rm m/s$的初速度,方向与水平方向成$\theta=37^\circ$角斜向右射出,带电小球在电场力与重力作用下做直线运动($\sin37^\circ=0.6$$\cos37^\circ=0.8$$g$$10\;\rm m/s^{2}$)。求:

电场强度$E$的大小;

[["

$E=5\\;\\rm N/C$

"]]

因小球做直线运动,受到竖直向下的重力$mg$和水平向左的电场力$qE$的合力必沿此直线,如图,由图可得$mg=qE\tan \theta$,所以$E=5\;\rm N/C$

小球从开始运动到最高点时,电势能的变化量$\Delta E_{P}$

[["

$\\Delta E_{p}=9.6\\;\\rm J$

"]]

设从$O$点到最高点的位移为$x$,由运动学公式$0-v_{0}^{2}=2(-a)x$,根据牛顿第二定律可得$\dfrac{mg}{\sin\theta}=ma$

所以$x=\dfrac{v_{0}^{2}\sin\theta}{2g}$,小球运动到最高点时其电势能与在$O$点时的电势能之差为$W_{电}=- Eqx\cos\theta=- \dfrac{mv_{0}^{2}\cos^{2}\theta}{2}$

解得$\Delta E_{p}=-W_{电}=9.6\;\rm J$

若电场方向变成水平向右,小球仍以原来初速度从$O$点出发,当小球再次回到与$O$点同一水平面上的$A$点(未画出)时,求$OA$两点间电势差$U$的大小。

[["

$U=96\\;\\rm V$

"]]

若电场方向水平向右,则在竖直方向有$v_{0}\sin \theta=gt$,小球再次回到与$O$点同一水平面所用的时间为$t'=2t$,由牛顿第二定律可得$qE=ma$,根据运动的分解可得$v_{x}=v_{0}\cos 37^\circ =8\;\rm m/s$,由运动学规律可得$x=v_{x}t'+ \dfrac{1}{2}at'^{2}$,联立解得电势差$U=E\cdot x=96\;\rm V$

高中 | 匀变速直线运动的速度位移公式题目答案及解析(完整版)

去刷题
相关题库:
如图所示,竖直放置的两块很大的平行金属板、,相距为,间的电场强度为,今有一带正电的微粒从板下边缘以初速度竖直向上射入电场,当它飞到板时,速度大小不变,而方向变成水平方向,且刚好从高度也为狭缝穿过板而进入区域,宽度也为,所加电场大小为,方向竖直向上,磁感应强度方向垂直纸面向里,磁感应强度大小等于,重力加速度为,则下列关于粒子运动的有关说法正确的是 某同学为了测量当地重力加速度,设计装置如图。他在铁架台上安装了两个光电门和,测得和间的竖直距离为。让直径为的小球从的正上方某处自由下落,测得小球先后通过和的时间分别为和。不考虑空气阻力,由此可得当地重力加速度的大小为 一个质量为的小球从的高处自由下落,落到一个厚软垫上,若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了,规定竖直向下的方向为正,则在这段时间内,软垫支持力对小球的冲量为(取) 如图所示,一足够长的平直木板放置在水平地面上,木板上有(是大于的正整数)个质量均为的相同小滑块,从左向右依次编号为、、、,木板的质量为。相邻滑块间的距离均为,木板与地面之间的动摩擦因数为,滑块与木板间的动摩擦因数为。初始时木板和所有滑块均处于静止状态。现给第个滑块一个水平向右的初速度,大小为(为足够大常数,为重力加速度大小)。滑块间的每次碰撞时间极短,碰后滑块均会粘在一起继续运动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 图甲为某智能分装系统工作原理示意图,每个散货经倾斜传送带由底端运动到顶端后水平抛出,撞击冲量式传感器使其输出一个脉冲信号,随后竖直掉入以与水平传送带共速度的货箱中,此系统利用传感器探测散货的质量,自动调节水平传送带的速度,实现按规格分装。倾斜传送带与水平地面夹角为,以速度匀速运行。若以相同的时间间隔将散货以几乎为的速度放置在倾斜传送带底端,从放置某个散货时开始计数,当放置第个散货时,第个散货恰好被水平抛出。散货与倾斜传送带间的动摩擦因数,到达顶端前已与传送带共速。设散货与传感器撞击时间极短,撞击后竖直方向速度不变,水平速度变为。每个长度为的货箱装总质为的一批散货。若货箱之间无间隔,重力加速度为。分装系统稳定运行后,连续装货,某段时间传感器输出的每个脉冲信号与横轴所围面积为如图乙,求这段时间内: 如图所示,网球运动员训练时,在同一高度的前后两个不同位置、将相同的网球斜向上击出后,网球恰好垂直击中竖直墙上的同一固定点,已知网球从运动到的时间为,重力加速度大小为,忽略空气阻力,下列说法正确的是
今日推荐