【題目】如圖甲所示,真空中存在電場(chǎng)強(qiáng)度 、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng).在電場(chǎng)中固定有豎直面內(nèi)的光滑絕緣軌道ABC,其中AB段水平,BC段是半徑的半圓,直徑BC豎直.甲、乙是兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體小球(均可視為質(zhì)點(diǎn)),質(zhì)量均為。甲球電量為、乙球不帶電.開(kāi)始時(shí),乙球靜止于B點(diǎn).甲球在水平軌道上以初速度向右運(yùn)動(dòng)與乙球發(fā)生時(shí)間極短的彈性正碰。碰撞后乙球沿圓軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)后水平拋出,落到水平軌道AB上的D點(diǎn)位置。,

1甲、乙兩球碰撞后瞬間,乙球的速度的大小;

2小球乙落在D點(diǎn)時(shí),甲、乙兩小球之間的距離S;

3若只改變場(chǎng)強(qiáng)E的大小,為了保證乙球能沿豎直軌道運(yùn)動(dòng),并通過(guò)C點(diǎn)后落到水平軌道AB,試確定場(chǎng)強(qiáng)E的取值范圍.設(shè)乙球從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中,電勢(shì)能的變化量為,在圖2的坐標(biāo)系中,定量畫(huà)出小球乙的電勢(shì)能變化量與場(chǎng)強(qiáng)E的關(guān)系圖象.(畫(huà)圖時(shí)不必說(shuō)明理由)

【答案】122m3;

【解析】試題分析:小球1、2發(fā)生彈性正碰,動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒,結(jié)合動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律求出碰撞后瞬間小球2的速度.根據(jù)動(dòng)能定理求出小球2通過(guò)C點(diǎn)的速度,結(jié)合牛頓第二定律求出軌道對(duì)它的壓力大小,小球2離開(kāi)C點(diǎn)后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),結(jié)合牛頓第二定律求出加速度,求出豎直方向上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,通過(guò)等時(shí)性求出水平方向上的位移.為了保證小球2能沿軌道運(yùn)動(dòng)并通過(guò)C點(diǎn),通過(guò)C點(diǎn)時(shí)壓力大于等于零,以及抓住電場(chǎng)力小于重力,結(jié)合動(dòng)能定理求出電場(chǎng)強(qiáng)度的范圍.由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化之間的關(guān)系可求出的最大值和最小值,作出E圖象

1)設(shè)甲小球和乙小球碰撞后的速度分別為,

由于動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒: ,

解得

甲球和乙球碰撞后電量均為

2)設(shè)乙球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)速度為,由動(dòng)能定理得:
解得

由向心力公式得⑦,解得

乙球離開(kāi)C點(diǎn)后做類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng),加速度為a,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,水平位移為x

根據(jù)牛頓第二定律可得,,

解得x=2m…

3)乙球能夠運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的條件是

聯(lián)立(5)、(7)、(13)解得:場(chǎng)強(qiáng)的最小值為

乙球離開(kāi)C點(diǎn)后落到軌道AB上,需滿足的條件是

解得場(chǎng)強(qiáng)的最大值為

所以場(chǎng)強(qiáng)的取值范圍為

乙球由B點(diǎn)沿軌道運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小

解得:
其電勢(shì)能變化量與場(chǎng)強(qiáng)E的關(guān)系圖象如圖所示.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.11.25m
B.15.25m
C.20m
D.31.25m

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【題目】如圖所示為一自耦變壓器,保持電阻R和輸入電壓不變,以下說(shuō)法正確的是(

A.滑鍵Pb方向移動(dòng),滑鍵Q不動(dòng),電流表示數(shù)減小

B.滑鍵P不動(dòng),滑鍵 Q上移,電流表示數(shù)不變

C.滑鍵Pb方向移動(dòng)、滑鍵Q不動(dòng),電壓表示數(shù)減小

D.滑鍵P不動(dòng),滑鍵Q上移,電壓表示數(shù)增大

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【題目】________叫外電路,________叫內(nèi)電路,電路閉合后,外電路上電流的方向是________,內(nèi)電路上電流的方向是________

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(1)物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a;
(2)撤去F后,物體還能滑行多長(zhǎng)時(shí)間?(g=10m/s2 , sin37°=0.6,cos37°=0.8)

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A. 電場(chǎng)力對(duì)試探電荷一直做正功

B. 電場(chǎng)力對(duì)試探電荷先做正功后做負(fù)功

C. 試探電荷受到的電場(chǎng)力一直增大

D. 試探電荷受到的電場(chǎng)力先增大后減小

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A. 若物體滑動(dòng)中不受摩擦力,則全過(guò)程機(jī)械能守恒

B. 若物體滑動(dòng)中有摩擦力,則全過(guò)程動(dòng)量守恒

C. 不論物體滑動(dòng)中有沒(méi)有摩擦,小車(chē)的最終速度與斷線前相同

D. 不論物體滑動(dòng)中有沒(méi)有摩擦,系統(tǒng)損失的機(jī)械能相同

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