【題目】如圖所示,帶等量異種電荷的兩平行金屬板豎直放置(M板帶正電,N板帶負(fù)電),板間距為d=80cm,板長(zhǎng)為L,板間電壓為U=100V。兩極板上邊緣連線的中點(diǎn)處有一用水平輕質(zhì)絕緣細(xì)線拴接的完全相同的小球AB組成的裝置Q,在外力作用下Q處于靜止?fàn)顟B(tài),該裝置中兩球之間有一處于壓縮狀態(tài)的絕緣輕質(zhì)小彈簧(球與彈簧不拴接),左邊A球帶正電,電荷量為q=4×10-5C,右邊B球不帶電,兩球質(zhì)量均為m=1.0×10-3kg,某時(shí)刻裝置Q中細(xì)線突然斷裂,AB兩球立即同時(shí)獲得大小相等、方向相反的速度(彈簧恢復(fù)原長(zhǎng))。若A、B之間彈簧被壓縮時(shí)所具有的彈性能為1.0×10-3J,小球A、B均可視為質(zhì)點(diǎn),Q裝置中彈簧的長(zhǎng)度不計(jì),小球帶電不影響板間勻強(qiáng)電場(chǎng),不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2。

求:(1)為使小球不與金屬板相碰,金屬板長(zhǎng)度L應(yīng)滿足什么條件?

(2)當(dāng)小球B飛離電場(chǎng)恰好不與金屬板相碰時(shí),小球A飛離電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能是多大?

(3)從兩小球彈開進(jìn)入電場(chǎng)開始,到兩小球間水平距離為30cm時(shí),小球A的電勢(shì)能增加了多少?

【答案】(1) L<0.8m; (2)8.5×10-2J; (3) 5×10-4J

【解析】

(1)兩小球與彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒,彈簧的彈性勢(shì)能,轉(zhuǎn)化為兩個(gè)小球的動(dòng)能

小球獲得的初速度

A球帶正電,A球在水平方向做勻減速運(yùn)動(dòng),B球不帶電,B在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),所以是B先碰到極板。

B向右做平拋運(yùn)動(dòng),由得飛行時(shí)間

豎直方向的位移

為使小球不與金屬板相碰,金屬板的長(zhǎng)度應(yīng)滿足L<0.8m

(2)水平方向:A球向左做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度

A球飛離電場(chǎng)時(shí)的水平速度

豎直方向:A球向下做自由落體運(yùn)動(dòng),豎直速度

A球離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能

(3)兩小球進(jìn)入電場(chǎng)后,豎直方向都做自由落體運(yùn)動(dòng),因此兩小球在運(yùn)動(dòng)的過程中始終位于同一水平線上。當(dāng)兩球間的距離為x=30cm時(shí)

整理得

解得

(不合理,舍去)

此時(shí),A球水平位移

根據(jù)功能關(guān)系可知,A球增加的電勢(shì)能等于克服電場(chǎng)力做功,即

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為一定質(zhì)量氣體發(fā)生狀態(tài)變化的P-V圖象,1、2是兩條等溫線,A、B是等溫線1上的兩點(diǎn),C、D是等溫線2上的兩點(diǎn),若氣體按圖線從A→B→C→D→A進(jìn)行狀態(tài)變化,則下列說法正確的是_________。

A.等溫線1對(duì)應(yīng)的氣體溫度比等溫線2對(duì)應(yīng)的氣體溫度高

B.氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,氣體一定吸收熱量

C.氣體從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C,氣體吸收的熱量比氣體做功多

D.氣體從狀態(tài)C變化到狀態(tài)D,氣體分子密度增大了,但氣體分子的平均速率不變

E.氣體從A→B→C→D→A的過程中,氣體做的總功為零

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平傳送帶上AB兩端點(diǎn)間距L4m,半徑R1m的光滑半圓形軌道固于豎直平面內(nèi),下端與傳送帶B相切。傳送帶以v04m/s的速度沿圖示方向勻速運(yùn)動(dòng),質(zhì)量mlkg的小滑塊由靜止放到傳送帶的A端,經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)動(dòng)到B端,滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ0.5,取g10m/s2。

(1)求滑塊到達(dá)B端的速度;

(2)求滑塊由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量;

(3)僅改變傳送帶的速度,其他條件不變,計(jì)算說明滑塊能否通過圓軌道最高點(diǎn)C。

【答案】(1)vB=4m/s (2)Q8J (3)不能通過最高點(diǎn)

【解析】試題分析:滑塊開始時(shí)在傳送帶上先向右做加速運(yùn)動(dòng),若傳送帶足夠長(zhǎng),設(shè)當(dāng)滑塊速度vv0時(shí)已運(yùn)動(dòng)距離為x,根據(jù)動(dòng)能定理有:μmgx0

解得:x1.6mL, 所以滑塊將以速度vv04m/s做勻速運(yùn)動(dòng)至B

設(shè)滑塊與傳送帶發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,則:v0μgt

皮帶通過的位移為:x′v0t

滑塊與傳送帶之間相對(duì)滑動(dòng)的距離為:Δxx′x

滑塊與傳送帶之間產(chǎn)生的熱量為:QμmgΔx

聯(lián)立以上各式解得:Q8J

設(shè)滑塊通過最高點(diǎn)C的最小速度為vC,經(jīng)過C點(diǎn)時(shí),根據(jù)向心力公式和牛頓第二定律有:mg

在滑塊從B運(yùn)動(dòng)到C的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有:-2mgR

解得要使滑塊能通過圓軌道最高點(diǎn)C時(shí)經(jīng)過B的速度最小為:vBm/s

若僅改變傳送帶的速度,其他條件不變,使得滑塊一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)至B的速度為最大速度,設(shè)為vm,根據(jù)動(dòng)能定理有:μmgL0

解得:vmm/svBm/s,所以僅改變傳送帶的速度,滑塊不能通過圓軌道最高點(diǎn)

考點(diǎn):本題主要考查了勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓第二定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系的應(yīng)用問題,屬于中檔題。

型】解答
結(jié)束】
23

【題目】如圖所示,在xOy平面內(nèi),y軸左側(cè)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E;在0<x<L區(qū)域內(nèi),x軸上、下方有相反方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為2E;在x>L的區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變、方向做周期性變化.一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子(粒子重力不計(jì)),由坐標(biāo)為(-L, )的A點(diǎn)靜止釋放.

(1)求粒子第一次通過y軸時(shí)速度的大小;

(2)求粒子第一次射入磁場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)及速度;

(3)現(xiàn)控制磁場(chǎng)方向的變化周期和釋放粒子的時(shí)刻,實(shí)現(xiàn)粒子能沿一定軌道做往復(fù)運(yùn)動(dòng),求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小取值范圍.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

①組裝單擺時(shí),應(yīng)在下列器材中選用_______________(選填選項(xiàng)前的字母)。

A.長(zhǎng)度為1m左右的細(xì)線 B.長(zhǎng)度為30cm左右的細(xì)線

C.直徑為2cm左右的塑料球 D.直徑為2cm左右的鐵球

②選擇好器材,將符合實(shí)驗(yàn)要求的擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺(tái)橫梁上,應(yīng)采用圖2______(選填“甲”或者“乙”)所示的固定方式。

③將單擺正確組裝后進(jìn)行如下操作,其中正確的是:___________(選填選項(xiàng)前的字母)。

A.測(cè)出擺線長(zhǎng)作為單擺的擺長(zhǎng)

B.把擺球從平衡位置拉開一個(gè)很小的角度釋放,使之做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

C.在擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)

D.用秒表測(cè)量單擺完成1次全振動(dòng)所用時(shí)間并作為單擺的周期

④甲同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)得擺球的直徑為d,用秒表測(cè)得擺球完成N次全振動(dòng)所用的時(shí)間為t,用米尺測(cè)得擺線長(zhǎng)為,根據(jù)以上數(shù)據(jù),可得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>g__________。

⑤乙同學(xué)多次改變單擺的擺長(zhǎng)l并測(cè)得相應(yīng)的周期T,他根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出了如圖3所示的圖像。你認(rèn)為橫坐標(biāo)所代表的物理量應(yīng)為____________(選填)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,為一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直、長(zhǎng)度為的金屬桿,已知。兩點(diǎn)與磁場(chǎng)中以為圓心的同心圓(均為部分圓弧)金屬軌道始終接觸良好。一電容為的電容器連接在金屬軌道上。當(dāng)金屬桿在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)以為軸,以角速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)且電路穩(wěn)定時(shí),下列說法正確的是( 。

A.四點(diǎn)比較,點(diǎn)電勢(shì)最高

B.電勢(shì)差

C.電勢(shì)差

D.電容器所帶電荷量為

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】筆記本電腦機(jī)身和顯示屏對(duì)應(yīng)部位分別有磁體和霍爾元件。當(dāng)顯示屏開啟時(shí)磁體遠(yuǎn)離霍爾元件,電腦正常工作:當(dāng)顯示屏閉合時(shí)磁體靠近霍爾元件,屏幕熄滅,電腦進(jìn)入休眠狀態(tài)。如圖所示,一塊寬為、長(zhǎng)為的矩形半導(dǎo)體霍爾元件,元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為的自由電子,通入方向向右的電流時(shí),電子的定向移動(dòng)速度為。當(dāng)顯示屏閉合時(shí)元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓,以此控制屏幕的熄滅。則元件的(

A. 前表面的電勢(shì)比后表面的低

B. 前、后表面間的電壓無關(guān)

C. 前、后表面間的電壓成正比

D. 自由電子受到的洛倫茲力大小為

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是______

A.同種介質(zhì)中,光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),傳播速度越快

B.麥克斯韋預(yù)言并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在

C.變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)

D.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若僅將入射光由綠光變?yōu)榧t光,則條紋間距變寬

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖,裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng),發(fā)電機(jī)的矩形線圈abcd在磁場(chǎng)中可繞過bc邊和ad邊中點(diǎn)且垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。為了便于觀察,圖中發(fā)電機(jī)的線圈只畫出了其中的1匝,用以說明線圈兩端的連接情況。線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中可以通過滑環(huán)和電刷保持其兩端與外電路的定值電阻R連接。已知矩形線圈ab邊和cd邊的長(zhǎng)度L1=50cmbc邊和ad邊的長(zhǎng)度L2=20cm,匝數(shù)n=100匝,線圈的總電阻r=5.0Ω,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=282rad/s,外電路的定值電阻R=45Ω,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.05T。電流表和電壓表均為理想電表,滑環(huán)與電刷之間的摩擦及空氣阻力均可忽略不計(jì),計(jì)算中取π=3.14,=1.41。求:

(1)請(qǐng)推導(dǎo)出線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em的表達(dá)式(用題中已知物理量的符號(hào)表示),并求出此最大值Em;

(2)求線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電流表的示數(shù)I;

(3)線圈從圖示位置開始轉(zhuǎn)過30°時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,內(nèi)表面光滑絕緣的半徑為的圓形軌道處于豎直平面內(nèi),有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為有一質(zhì)量為、帶負(fù)電的小球,電荷量大小為,小球在圓軌道內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A時(shí),小球與軌道壓力恰好為零,g,求:

小球在A點(diǎn)處的速度大;

小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案