【題目】有個演示實驗，在上下面都是金屬板的玻璃盒內(nèi)，放了許多錫箔紙揉成的小球，當上下板間加上電壓后，小球就上下不停地跳動.現(xiàn)取以下簡化模型進行定量研究.

如圖所示，電容量為C的平行板電容器的極板A和B水平放置，相距為d，與電動勢為ε、內(nèi)阻可不計的電源相連.設(shè)兩板之間只有一個質(zhì)量為m的導(dǎo)電小球，小球可視為質(zhì)點.已知：若小球與極板發(fā)生碰撞，則碰撞后小球的速度立即變?yōu)榱�，帶電狀態(tài)也立即改變，改變后，小球所帶電荷符號與該極板相同，電量為極板電量的α倍（α<<1）.不計帶電小球?qū)O板間勻強電場的影響.重力加速度為g.

(1)欲使小球能夠不斷地在兩板間上下往返運動，電動勢ε至少應(yīng)大于多少？

(2)設(shè)上述條件已滿足，在較長的時間間隔T內(nèi)小球做了很多次往返運動.求在T時間內(nèi)小球往返運動的次數(shù)以及通過電源的總電量.

【答案】(1)

(2),

【解析】(1)用Q表示極板電荷量的大小，q表示碰后小球電荷量的大小.要使小球能不停地往返運動，小球所受的向上的電場力至少應(yīng)大于重力，則

其中 q=αQ又有Q=Cε

由以上三式有

(2)當小球帶正電時，小球所受電場力與重力方向相同，向下做加速運動.以a1表示其加速度，t1表示從A板到B板所用的時間，則有

當小球帶負電時，小球所受電場力與重力方向相反，向上做加速運動，以a2表示其加速度，t2表示從B板到A板所用的時間，

則有

小球往返一次共用時間為（t1+t2），故小球在T時間內(nèi)往返的次數(shù)

由以上關(guān)系式得

小球往返一次通過的電量為2q，在T時間內(nèi)通過電源的總電量Q'=2qn

由以上兩式可得

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，水平放置的兩個正對的帶電金屬板MN、PQ間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，電場強度為E，磁感應(yīng)強度為B。在a點由靜止釋放一帶正電的微粒，釋放后微粒沿曲線acb運動，到達b點時速度為零，c點是曲線上離MN板最遠的點。已知微粒的質(zhì)量為m，電荷量為q，重力加速度為g，不計微粒所受空氣阻力，則下列說法中正確的是

A．微粒在a點時加速度方向豎直向下

B．微粒在c點時電勢能最大

C．微粒運動過程中的最大速率為

D．微粒到達b點后將沿原路徑返回a點

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量M＝4 kg的滑板B靜止放在光滑水平面上，其右端固定一根輕質(zhì)彈簧，彈簧的自由端C到滑板左端的距離L＝0.5 m，這段滑板與木塊A(可視為質(zhì)點)之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，而彈簧自由端C到彈簧固定端D所對應(yīng)的滑板上表面光滑.小木塊A以速度v0＝10 m/s由滑板B左端開始沿滑板B表面向右運動.已知木塊A的質(zhì)量m＝1 kg，g取10 m/s2.求：

① 彈簧被壓縮到最短時木塊A的速度大��；

② 木塊A壓縮彈簧過程中彈簧的最大彈性勢能.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某天體的兩顆衛(wèi)星a、b分別在同一平面內(nèi)的P、Q軌道上沿逆時針方向做勻速圓周運動，某時刻如圖所示。P、Q軌道的半徑分別為r1、r2，且r2＝4r1，則下面說法正確的是

A. 從圖示位置開始計時，在一小段時間內(nèi)兩衛(wèi)星間的距離不斷減小

B. 在以后運動過程中，只要衛(wèi)星b處于圖示位置，則衛(wèi)星a也一定處于圖示位置

C. 在以后運動過程中，只要衛(wèi)星a處于圖示位置，則衛(wèi)星b也一定處于圖示位置

D. 若使衛(wèi)星a變?yōu)樵?/span>Q軌道上運動，則必須增加衛(wèi)星a的速度

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，MN和PQ是兩條足夠長的光滑平行導(dǎo)軌，間距L＝0.5m，電阻不計，導(dǎo)軌所在的平面與豎直面的夾角為θ＝60°，導(dǎo)軌上端M和P與水平面內(nèi)的直流電路相連，導(dǎo)軌所在的空間有垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝2T。電路中電池電動勢E＝6v，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R＝4Ω。將單刀三擲開關(guān)k(b點為空檔)擲于a點后，將一根長度等于導(dǎo)軌間距、質(zhì)量m＝0.4kg的直導(dǎo)棒垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)棒恰好處于靜止狀態(tài)。重力加速度g＝10m/s2。求：

（1）直導(dǎo)棒的電阻；

（2）將開關(guān)k從a點改擲于b點，經(jīng)過3s再將開關(guān)k擲于c點，電阻R所消耗電功率的最大值和最小值。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下。現(xiàn)使磁感應(yīng)強度隨時間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是

A. ab中的感應(yīng)電流方向由b到a

B. ab中的感應(yīng)電流逐漸減小

C. ab所受的安培力保持不變

D. ab所受的靜摩擦力逐漸減小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一輛汽車從靜止開始勻加速開出，然后保持勻速運動，最后勻減速運動，直到停止。表中給出了不同時刻汽車的速度值，則下列說法正確的是

時刻/s

1.0

2.0

3.0

5.0

7.0

9.5

10.5

速度/ms-1

3

6

9

12

12

9

3

A. 汽車做加速運動時的加速度為3m/s2 ，做減速運動時的加速度為6m/s2

B. 汽車從開出到停止共經(jīng)歷的時間是12s

C. 汽車做勻速運動的時間為6s

D. 汽車通過的總路程是96m

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，分布半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里，電荷量為負q、質(zhì)量為m的帶電粒子從磁場邊緣的A點沿半徑AO方向射入磁場，粒子離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)了90°角．求：

（1）粒子做圓周運動的半徑r；

（2）粒子做圓周運動的速度大小v；

（3）粒子在磁場中運動的時間t．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可驗證機械能守恒定律。

（1）供實驗選擇的重物有以下四個，應(yīng)選擇

A．質(zhì)量為10g 的砝碼

B．質(zhì)量為50g 的塑料球

C．質(zhì)量為200g 的木球

D．質(zhì)量為200g 的鐵球

（2）安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如下圖所示。紙帶的 端（選填“左”或“右’）與重物相連。

（3）上圖中O 點為打點起始點，且速度為零。選取紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F、G 作為計數(shù)點，為驗證重物對應(yīng)O 點和F 點機械能是否相等，并使數(shù)據(jù)處理簡便，應(yīng)測量O、F 兩點間的距離h1和________兩點間的距離h2

（4）已知重物質(zhì)量為m，計時器打點周期為T，從O 點到F 點的過程中重物動能的增加量ΔEk= （用本題所給字母表示）。

（5）某同學(xué)在實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能略小于減少的重力勢能，于是深入研究阻力對本實驗的影響。他測出各計數(shù)點到起始點O 的距離h，并計算出各計數(shù)點的速度v，用實驗測得的數(shù)據(jù)繪制出v2--h 圖線，如圖所示。已知當?shù)氐闹亓铀俣?/span>g=9．8m/s2，由圖線求得重物下落時受到阻力與所受重力的百分比為 %（保留兩位有效數(shù)字）。

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