17.如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向水平向右.一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為+q的小球,以初速度v0從a點(diǎn)豎直向上射入電場(chǎng)中,小球通過電場(chǎng)中的b點(diǎn)時(shí)速度為2v0,方向恰好水平向右.求:
(1)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差;
(2)從a到b,該電荷的電勢(shì)能是增加了還是減少了?改變了多少?
(3)該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E;
(4)粒子沿場(chǎng)強(qiáng)方向前進(jìn)的距離和豎直上升高度.

分析 帶電微粒受到重力及電場(chǎng)力作用,兩力分別沿豎直方向和水平方向,將物體的運(yùn)動(dòng)分解為豎直方向和水平方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),抓住水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解.

解答 解:(1)電荷上升一個(gè)高度h后豎直速度變?yōu)?,則豎直方向有:v02=2gh,
從a到b過程,由動(dòng)能定理得:qUab-mgh=$\frac{1}{2}$m(2v02-$\frac{1}{2}$mv02,解得:Uab=$\frac{2m{v}_{0}^{2}}{q}$;
(2)電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,電勢(shì)能的減少量:△EP=W電場(chǎng)力=qUab=2mv02;
(3)沿著場(chǎng)強(qiáng)方向由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:2v0=at,豎直方向:v0=gt,聯(lián)立此兩式得:a=2g,
由牛頓第二定律得:qE=ma,解得:E=$\frac{2mg}{q}$;
(4)豎直方向有:v02=2gh,h=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2g}$,
沿著場(chǎng)強(qiáng)方向由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:(2v02=2ax,
解得:x=$\frac{2{v}_{0}^{2}}{a}$=$\frac{{v}_{0}^{2}}{g}$;
答:(1)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為$\frac{2m{v}_{0}^{2}}{q}$;
(2)從a到b,該電荷的電勢(shì)能是增加,改變了2mv02;
(3)該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E為$\frac{2mg}{q}$;
(4)粒子沿場(chǎng)強(qiáng)方向前進(jìn)的距離為$\frac{{v}_{0}^{2}}{g}$,豎直上升高度為$\frac{{v}_{0}^{2}}{2g}$.

點(diǎn)評(píng) 本題考查靈活選擇處理曲線運(yùn)動(dòng)的能力.小球在水平和豎直兩個(gè)方向受到的都是恒力,運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解法研究是常用的思路.

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:選擇題

4.下列關(guān)于向心力的說法中,正確的是( 。
A.物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生了一個(gè)向心力
B.向心力只改變做圓周運(yùn)動(dòng)物體的線速度方向,不改變線速度的大小
C.做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受向心力,向心力獨(dú)立于其他力,單獨(dú)產(chǎn)生向心加速度
D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力是恒力

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的裝置來探究“加速度與力的關(guān)系”.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上,把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連在小車的左端.將數(shù)字測(cè)力計(jì)固定在小車上,小車放在長(zhǎng)木板上.在數(shù)字測(cè)力計(jì)的右側(cè)拴有一細(xì)線,細(xì)線跨過固定在木板邊緣的定滑輪與一重物相連,在重物的牽引下,小車在木板上加速運(yùn)動(dòng),數(shù)字測(cè)力計(jì)可以直接顯示細(xì)線拉力的大。

(1)采用數(shù)字測(cè)力計(jì)測(cè)量細(xì)線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比,下列說法正確的是B(填選項(xiàng)前的字母)
A.可以不用平衡摩擦力
B.直接測(cè)量小車(包括測(cè)力計(jì))所受的拉力,可以減少誤差
C.利用此實(shí)驗(yàn)裝置還需要測(cè)量重物的質(zhì)量
D.重物的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和數(shù)顯測(cè)力計(jì)的總質(zhì)量
(2)圖2是某同學(xué)在此實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶,其中兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50HZ,則小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=0.39m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)
(3)保持小車和數(shù)字測(cè)力計(jì)的總質(zhì)量一定,改變鉤碼的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).請(qǐng)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在圖3中做出a-F圖象,由圖可知小車的質(zhì)量為2.0kg.(保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.如圖所示,要使一質(zhì)量為m、電量為+q的小球能水平沿直線加速,需要外加一勻強(qiáng)電場(chǎng).已知平行金屬板間距為d,與水平面夾角為θ,要使此小球從A板左端靜止沿水平方向,恰從B板的右端射出,求:(重力加速度為g)
(1)兩金屬板間所加電壓U是多少?
(2)小球從B板右端射出時(shí)的速度是多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.如圖所示,一平行板電容器水平放置,與電動(dòng)勢(shì)為E的電源連接,一帶電粒子(重力不計(jì))從靜止開始,由電壓為U0的加速電場(chǎng)加速后,從M板的邊緣沿垂直電場(chǎng)方向射入電容器中,偏轉(zhuǎn)后打在N板正中央,M、N兩板間距離為d,若把N板向上平移$\fracwngei9e{3}$,相同帶電粒子仍從M板邊緣以同樣方向射入電容器中,要使帶電粒子能夠從兩板間射出,求加速電場(chǎng)的電壓取值范圍.(結(jié)果只用U0表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.若物體以速度υ進(jìn)入某空間后,受到一個(gè)逐漸減小的合外力的作用,且該合外力的方向始終是垂直于該物體的速度方向,則物體的運(yùn)動(dòng)將是( 。
A.速率增大,半徑也隨之增大B.速率逐漸減小,半徑不變
C.速率不變,半徑逐漸增大D.速率不變,半徑逐漸減小

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

9.電唱機(jī)轉(zhuǎn)盤(半徑10cm)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為120圈,則轉(zhuǎn)盤上邊緣處的一點(diǎn)的線速度為1.256m/s.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

6.在一次“飛車過黃河”的表演中,汽車飛經(jīng)最高點(diǎn)后在對(duì)岸落地.已知汽車從最高點(diǎn)至落地點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間約為0.8s,兩點(diǎn)間水平距離約為30m.若忽略空氣阻力,取g=10m/s2,則汽車在最高點(diǎn)時(shí)的速度約為37.5m/s,下落高度約為3.2m.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.木塊a和b用一根輕彈簧連接起來,放在光滑水平面上,a緊靠在墻壁上,在b上施加向左的水平力使彈簧壓縮,如圖所示,當(dāng)撤去外力后,下列說法中正確的是( 。
A.a尚未離開墻壁前,a和b系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒
B.a尚未離開墻壁前,a與b系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒,機(jī)械能不守恒
C.a離開墻后,a、b系統(tǒng)動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒
D.a離開墻后,a、b系統(tǒng)動(dòng)量守恒,機(jī)械能不守恒

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