解题思路:(一)(1)根据A、B两点机械能之差求出机械能的损失.
(2)对BC段运用牛顿第二定律和运动学公式求出阻力的大小.
(3)根据动能定理求出人与雪橇从B运动到C的过程中所对应的距离.
(二)(1)根据共点力平衡求出电场力与偏转角度的关系,从而根据匀强电场强度与电势差的关系求出两金属板间的电势差之比.
(2)绝缘线与竖直方向的夹角从θ1=30°缓慢地增大到
θ
2
=60°
,运用动能定理求出拉力做功的大小.
(一)(1)从A到B的过程中,人与雪橇损失的机械能为△E=mgh+
1
2m
v2A−
1
2m
v2B
代入数据解得△E=9.1×103J
(2)人与雪橇在BC段做减速运动的加速度大小 a=
vB−vC
△t
根据牛顿第二定律有 Ff=ma
解得Ff=1.4×102N
(3)由动能定得得−Ffx=0−
1
2m
v2B
代入数据解得x=36m
(二)
(1)小球处于静止状态,受力情况如图所示:
由平衡条件得:[qE/mg]=tanθ
设两极板间的距离为d,则U=Ed
所以:在两个平衡位置时,两金属板间电势差之比为:U1:U2=tan30°:tan60°=1:3
(2)设该过程拉力对小球做功W,用动能定理得:W+qEl(sin60°-sin30°)-mgl(cos30°-cos60°)=0.
又qE=mgtan30°
所以W=(
2
3
3−1)mgl
答:(一)(1)人与雪橇从A到B的过程中,损失的机械能为9.1×103J.
(2)阻力的大小Ff=1.4×102N.
(3)人与雪橇从B运动到C的过程中所对应的距离为36m.
(二)(1)小球在上述两个平衡位置时,平行金属板上电势差之比U1:U2=1:3.
(2)此过程中拉力做的功W=(
2
3
3−1)mgl.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;功能关系;电容.
考点点评: 运用动能定理解题首先要确定研究对象和研究过程,分析过程中有哪些力做功,结合动能定理列式求解.