分析 (1)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用動(dòng)能定理,根據(jù)動(dòng)能定理求出B球剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí),帶電系統(tǒng)的速度大。
(2)帶電系統(tǒng)經(jīng)歷了三個(gè)階段:B球進(jìn)入電場(chǎng)前、帶電系統(tǒng)在電場(chǎng)中、A球出電場(chǎng),根據(jù)動(dòng)能定理求出A球離開PQ的最大位移,從而求出帶電系統(tǒng)向右運(yùn)動(dòng)的最大距離.根據(jù)B球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的位移,求出電場(chǎng)力做的功,從而確定B球電勢(shì)能的變化量.
(3)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律分別求出帶電系統(tǒng)B球進(jìn)入電場(chǎng)前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,帶電系統(tǒng)在電場(chǎng)中做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,A球出電場(chǎng)帶電系統(tǒng)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,從而求出帶電系統(tǒng)從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)再次速度為零的時(shí)間,帶電系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)周期為該時(shí)間的2倍.
解答 解:(1)設(shè)B球剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)帶電系統(tǒng)速度為v1,由動(dòng)能定理2qEL=$\frac{1}{2}$×2m${v}_{1}^{2}$
解得v1=$\sqrt{\frac{2qEL}{m}}$
(2)帶電系統(tǒng)向右運(yùn)動(dòng)分三段:B球進(jìn)入電場(chǎng)前、帶電系統(tǒng)在電場(chǎng)中、A球出電場(chǎng).
設(shè)A球離開NQ的最大位移為x,由動(dòng)能定理得2qEL-qEL-3qEx=0
解得x=$\frac{L}{3}$;則s總=$\frac{7}{3}$L
B球從剛進(jìn)入電場(chǎng)到帶電系統(tǒng)從開始運(yùn)動(dòng)到速度第一次為零時(shí)位移為$\frac{4}{3}$L
其電勢(shì)能的變化量為△EP=W=3qE•$\frac{4}{3}$L=4qEL
(3)向右運(yùn)動(dòng)分三段,取向右為正方向,
第一段加速a1=$\frac{2qE}{2m}$=$\frac{qE}{m}$,t1=$\frac{{v}_{1}}{{a}_{1}}$=$\sqrt{\frac{2mL}{qE}}$,
第二段減速a2=-$\frac{qE}{2m}$,
設(shè)A球出電場(chǎng)電速度為v2,由動(dòng)能定理得-qEL=$\frac{1}{2}$×2m(${v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2}$)
解得v2=$\sqrt{\frac{qEL}{m}}$,
則t2=$\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{{a}_{2}}$=2($\sqrt{2}-1$)$\sqrt{\frac{mL}{qE}}$
第三段再減速則其加速度a3及時(shí)間t3為:a3=-$\frac{3qE}{2m}$,t3=$\frac{0-{v}_{2}}{{a}_{3}}$=$\frac{2}{3}$$\sqrt{\frac{mL}{qE}}$
所以帶電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的周期為:T=2(t1+t2+t3)=(6$\sqrt{2}$-$\frac{8}{3}$)$\sqrt{\frac{mL}{qE}}$.
答:(1)B球剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí),帶電系統(tǒng)的速度大小為$\sqrt{\frac{2qEL}{m}}$.
(2)帶電系統(tǒng)向右運(yùn)動(dòng)的最大距離$\frac{7}{3}$L,B球電勢(shì)能的變化量為4qEL.
(3)帶電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的周期(6$\sqrt{2}$-$\frac{8}{3}$)$\sqrt{\frac{mL}{qE}}$.
點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵理清帶電系統(tǒng)在整個(gè)過程中的運(yùn)動(dòng)情況,結(jié)合牛頓第二定律、動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式綜合求解.
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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
實(shí)驗(yàn)次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
長(zhǎng)度L(cm) | 40.0 | 50.0 | 60.0 | 70.0 | 80.0 | 90.0 |
電阻R(KΩ) | 1.3 | 2.1 | 3.0 | 4.1 | 5.3 | 6.7 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 鋁框回路中的磁通量變大,有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生 | |
B. | 回路中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,底邊bc兩端間的電勢(shì)差為0 | |
C. | 鋁框下落的加速度大小一定小于重力加速度g | |
D. | 底邊bc受到的安培力向上,折線bac受到的安培力向下,鋁框下落時(shí)的加速度大小可能等于g |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 電功的實(shí)質(zhì)就是電場(chǎng)力所做的功 | |
B. | 電功是其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的量度 | |
C. | 電功率是表示電流單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量 | |
D. | 一段電路上電功的大小等于兩端電壓、電路中電流和時(shí)間三者的乘積 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 此粒子一直受到靜電吸引力作用 | |
B. | 粒子在b點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在a點(diǎn)的電勢(shì)能 | |
C. | 粒子在a 點(diǎn)和c點(diǎn)的速度相同 | |
D. | 粒子在b 點(diǎn)的速度一定大于在a 點(diǎn)的速度 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 活塞高度h | B. | 汽缸底距地面高度H | ||
C. | 氣體壓強(qiáng)p | D. | 彈簧長(zhǎng)度L |
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