【題目】如圖所示，沿水平方向放置一條平直光滑槽，它垂直穿過開有小孔的兩平行薄板，板相距3.5L。槽內(nèi)有兩個質(zhì)量均為m的小球A和B，A球帶電量為+q，B球帶電量為-3q，兩球由長為2L的輕桿相連，組成一帶電系統(tǒng)。最初A和B分別靜止于左板的兩側(cè)，離板的距離均為L。若視小球為質(zhì)點，不計輕桿的質(zhì)量，現(xiàn)在兩板之間加上與槽平行，場強為E的向右的勻強電場后（設(shè)槽和輕桿由特殊絕緣材料制成，不影響電場的分布），帶電系統(tǒng)開始運動。試求：

（1）從開始運動到B球剛進(jìn)入電場時，帶電系統(tǒng)電勢能的改變量E；

（2）以右板電勢為零，帶電系統(tǒng)從開始運動到速度第一次為零時，A球所在位置的電勢φ為多大？

（3）帶電系統(tǒng)從開始運動到速度第一次為零所需的時間。

【答案】

【1】

【2】

【3】

【解析】

（1）根據(jù)電場力做功可以求出電勢能的該變量

（2）求出運動的位移，再根據(jù)由板電勢為零，可以求出帶電系統(tǒng)從運動到速度第一次為零時A球所在位置的電勢UA

（3） 根據(jù)運動學(xué)公式求分段求出運動時間，則總時間也就求出來了

(1)設(shè)球B剛進(jìn)入電場時,電場力做功使帶電系統(tǒng)電勢能減少

(2)設(shè)B進(jìn)入電場后帶電系統(tǒng)又運動了s速度變?yōu)榱?

由動能定理得

計算得出,即離右板距離為L帶電系統(tǒng)速度第一次為零

以右板電勢為零,速度第一次為零的位置電勢大于零,所以帶電系統(tǒng)速度第一次為零時,球A所在位置的電勢為

(3)設(shè)A球運動了L時速度為,由動能定理得

計算得出,

由

運動時間為

A球運動s時加速度為,

由

得.

所以帶電系統(tǒng)速度第一次為零所需的時間為

分析帶電系統(tǒng)在本裝置中受到的電場力，再結(jié)合運動的位移可以求出電場力做功，則電勢能的變化即可求出來。

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，AB支路由帶鐵芯的線圈和電流 表A1串聯(lián)而成，設(shè)電流為I1；CD支路由電阻R和電流表A2串聯(lián)而成，設(shè)電流為I2.兩支路電阻阻值相同，在接通開關(guān)S和斷開開關(guān)S的瞬間，會觀察到( )

A. S接通瞬間，I1<I2，斷開瞬間I1＝I2

B. S接通瞬間，I1<I2，斷開瞬間I1>I2

C. S接通瞬間，I1>I2，斷開瞬間I1<I2

D. S接通瞬間，I1>I2，斷開瞬間I1＝I2

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3，B中有一可自由滑動的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)。初始時，三個閥門均打開，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3，通過K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強達(dá)到大氣壓p0的4倍后關(guān)閉K1。已知汽缸導(dǎo)熱性能良好。

(i)打開K2，活塞上升直到穩(wěn)定的過程中，活塞上方氣體不斷地___________(填“吸熱”或“放熱”)

(ii)打開k2，求穩(wěn)定時活塞上方氣體的體積和壓強

(iii)接著打開K3，求穩(wěn)定時活塞下方氣體的體積和壓強

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為某娛樂活動項目的示意圖，某人從右側(cè)平臺上的A點以v0=8m/s水平躍出到達(dá)B點剛好抓住擺過來的繩索，此時人的速度恰好垂直于OB向左下，然后擺到左側(cè)平臺上的D點。繩索不可伸長且不計重力，人可以看作質(zhì)點，不計一切阻力。人的質(zhì)量m=60kg，繩索長l=25m，A點比D點低3.2m，人剛好抓住繩索以及擺到D點時繩索與豎直方向的夾角分別如圖所示。(sin37°=0.60，cos37°=0.80，g=10m/s2)求：

（1）A、B兩點的水平距離

（2）在最低點C時，人對繩索的拉力。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系．此外還準(zhǔn)備了打點計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、刻度尺等．

（1）若要完成該實驗，還需要的實驗器材是______；

（2）為了能用鉤碼的總重力所做的功表示小車所受拉力做的功，本實驗中小車質(zhì)量M______（選填“需要”或“不需要”）遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m；

（3）若測得小車的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m，用打點計時器記錄小車的運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2（v1<v2）．則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為______（用題中的字母表示）．

（4）該同學(xué)畫出小車動能變化量Ek與拉力對小車所做功W之間的關(guān)系圖象，由于實驗前遺漏了平衡摩擦力這一關(guān)鍵步驟，他得到的實驗圖象 （實線）應(yīng)該是_______．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】兩塊豎直放置的平行正對的金屬板構(gòu)成一個平行板電容器。電容器左板接地，右板與靜電計相連，在距離兩板等距離的A點處有一個帶電小球在靜電力與細(xì)繩牽引下處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將左極板向右移動靠近A點后系統(tǒng)再次平衡，下列說法中正確的是()

A. 若帶電小球仍處在A點處不移動，小球所受靜電力增加

B. 驗電器指針偏角變大

C. 帶電小球的電勢能減小

D. 帶電小球?qū)⑾蛴乙苿?/span>

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在真空中上、下兩個區(qū)域均有豎直向下的勻強電場，其電場線分布如圖所示．有一帶負(fù)電的微粒，從上邊區(qū)域沿平行電場線方向以速度v0勻速下落，并進(jìn)入下邊區(qū)域(該區(qū)域的電場足夠廣)，在如圖所示的速度—時間圖象中，符合粒子在電場內(nèi)運動情況的是(以v0方向為正方向)( )

A. B. C. D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】靜電噴漆技術(shù)具有效率高，浪費少，質(zhì)量好，有利于工人健康等優(yōu)點，其裝置如圖所示．A、B為兩塊平行金屬板，間距d＝0.4 m，兩板間有方向由B指向A，大小為E＝1×103 N/C的勻強電場．在A板的中央放置一個安全接地的靜電油漆噴槍P，油漆噴槍的半圓形噴嘴可向各個方向均勻地噴出帶電油漆微粒，油漆微粒的初速度大小均為v0＝2 m/s，質(zhì)量m＝5×10-15 kg、帶電量為q＝－2×10-16C．微粒的重力和所受空氣阻力均不計，油漆微粒最后都落在金屬板B上．試求：

（1）微粒打在B板上的動能；

（2）微粒到達(dá)B板所需的最短時間；

（3）微粒最后落在B板上所形成的圖形及面積的大小．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】“套圈圈”是小孩和大人都喜愛的一種游戲，游戲規(guī)則是：游戲者站在界外從手中水平拋出一個圓形圈圈，落下后套中前方的物體，所套即所得。如圖 所示，小孩站在界外拋出圈圈并套取前方一物體，若大人也拋出圈圈并套取前方同一物體，則 (　　)

A. 大人站在小孩同樣的位置，以小點的速度拋出圈圈

B. 大人站在小孩同樣的位置，以大點的速度拋出圈圈

C. 大人退后并下蹲至與小孩等高，以大點的速度拋出圈圈

D. 大人退后并下蹲至與小孩等高，以小點的速度拋出圈圈

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同步練習(xí)冊答案