(2).(9分)如圖所示,在光滑絕緣水 平面上有兩個帶電小球,質(zhì)量分別為3m和m,小球帶正電q,小球帶負(fù)電-2q,開始時兩小球相距s0,小球有一個水平向右的初速度v0,小球的初速度為零,若取初始狀態(tài)下兩小球構(gòu)成的系統(tǒng)的電勢能為零,試證明:當(dāng)兩小球的速度相同時系統(tǒng)的電勢能最大,并求出該最大值;

解析試題分析:(1)由于兩小球構(gòu)成的系統(tǒng)合外力為零,設(shè)某狀態(tài)下兩小球的速度分別為,由動量守恒定律得                            (1) (2分)
所以,系統(tǒng)的動能減小量為      (2) (2分)
由于系統(tǒng)運(yùn)動過程中只有電場力做功,所以系統(tǒng)的動能與電勢能之和守恒,考慮到系統(tǒng)初狀態(tài)下電勢能為零,故該狀態(tài)下的電勢能可表為
           (3) (1分)
聯(lián)立(1)、(3)兩式,得      (4)(1分)
由(4)式得:當(dāng)                 (5) (1分)
時,系統(tǒng)的電勢能取得最大值,而將(5)式代入(1)式,得  (6)(1分)                               
即當(dāng)兩小球速度相同時系統(tǒng)的電勢能最大,最大值為           (7) (1分)
考點(diǎn):動量守恒定律;能量守恒定律.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

暴雨前,有一云層(相當(dāng)于帶電體)正慢慢靠近地面,某野外地面附近有一質(zhì)量較小的帶電體被吸上天空,以下說法正確的是

A.帶電體在上升中電勢能越來越大
B.帶電體在上升中跟云層間的電勢差越來越大
C.帶電體在上升中所處環(huán)境的電場強(qiáng)度是越來越大
D.帶電體的加速度越來越大

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(9分)一靜止原子核發(fā)生α衰變, 生成一α粒子及一新核, 測得α粒子的速度為光在真空中的速度的0.1倍。已知α粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q;新核的質(zhì)量為α粒子的質(zhì)量的n倍;光在真空中的速度大小為c。
求:(1)衰變過程中新核所受沖量的大。 
(2 ) 衰變前原子核的質(zhì)量。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,寬為L=2m、足夠長的金屬導(dǎo)軌MN和M’N’放在傾角為θ=30°的斜面上,在N和N’之間連有一個阻值為R=1.2Ω的電阻,在導(dǎo)軌上AA’處放置一根與導(dǎo)軌垂直、質(zhì)量為m=0.8kg、電阻為r=0.4Ω的金屬滑桿,導(dǎo)軌的電阻不計。用輕繩通過定滑輪將電動小車與滑桿的中點(diǎn)相連,繩與滑桿的連線平行于斜面,開始時小車位于滑輪的正下方水平面上的P處(小車可視為質(zhì)點(diǎn)),滑輪離小車的高度H=4.0m。在導(dǎo)軌的NN’和OO’所圍的區(qū)域存s在一個磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場,此區(qū)域內(nèi)滑桿和導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ=,此區(qū)域外導(dǎo)軌是光滑的。電動小車沿PS以v=1.0m/s的速度勻速前進(jìn)時,滑桿經(jīng)d=1m的位移由AA’滑到OO’位置。(g取10m/s2)求:

(1)若滑桿滑到OO’位置時細(xì)繩中拉力為10.1N,滑桿通過OO’位置時的加速度;
(2)若滑桿運(yùn)動到OO’位置時繩子突然斷了,則從斷繩到滑桿回到AA’位置過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q為多少?(設(shè)導(dǎo)軌足夠長,滑桿滑回到AA’時恰好做勻速直線運(yùn)動。)

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,在豎直平面內(nèi)固定有兩個很靠近的同心圓形軌道,外圓ABCD的光滑,內(nèi)圓A′B′C′D′的上半部分B′C′D′粗糙,下半部分B′A′D′光滑。一質(zhì)量m=0.1kg的小球從軌道的最低點(diǎn)A,以初速度v0向右運(yùn)動,球的尺寸略小于兩圓間距,球運(yùn)動的半徑R=0.2m,取g=10m/s2。

(1)若要使小球始終緊貼外圓做完整的圓周運(yùn)動,初速度v0至少為多少?
(2)若v0=3m/s,經(jīng)過一段時間小球到達(dá)最高點(diǎn),內(nèi)軌道對小球的支持力N=1N,則小球在這段時間內(nèi)克服摩擦力做的功是多少?
(3)若v0=3m/s,經(jīng)過足夠長的時間后,小球經(jīng)過最低點(diǎn)A時受到的支持力為多少?小球在整個運(yùn)動過程中減少的機(jī)械能是多少?
(本題12分。第一小題3分。第2小題3分,第3小題6分)

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)如圖所示,在光滑水平地面上,有一質(zhì)量的平板小車,小車的右端有一固定的豎直擋板,擋板上固定一輕質(zhì)細(xì)彈簧.位于小車上A點(diǎn)處的質(zhì)量為的木塊(視為質(zhì)點(diǎn))與彈簧的左端相接觸但不連接,此時彈簧與木塊間無相互作用力。木塊與A點(diǎn)左側(cè)的車面之間有摩擦,與A點(diǎn)右側(cè)的車面之間的摩擦可忽略不計.現(xiàn)小車與木塊一起以的初速度向右運(yùn)動,小車將與其右側(cè)的豎直墻壁發(fā)生碰撞,已知碰撞時間極短,碰撞后小車以的速度水平向左運(yùn)動,取

(i)求小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中小車動量變化量的大;
(ii)若彈簧始終處于彈性限度內(nèi),求小車撞墻后與木塊相對靜止時的速度大小和彈簧的最大彈性勢能;

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(9分)如圖所示,光滑水平面上有一質(zhì)量M =" 4.0" kg的帶有圓弧軌道的平板車,車的上表面是一段長L=1.5m的粗糙水平軌道,水平軌道左側(cè)連一半徑R =" 0.25" m 的四分之一光滑圓弧軌道,圓弧軌道與水平軌道在點(diǎn)相切.現(xiàn)將一質(zhì)量m =" 1.0" kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從平板車的右端以水平向左的初速度v0滑上平板車,小物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù),小物塊恰能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)A.取g =" 10" m/s2,求:

(1)小物塊滑上平板車的初速度v0的大。
(2)小物塊與車最終相對靜止時,它距點(diǎn)的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)在電場方向水平向右的勻強(qiáng)電場中,一帶電小球從A點(diǎn)豎直向上拋出,其運(yùn)動的軌跡如圖所示.小球運(yùn)動的軌跡上A、B兩點(diǎn)在同一水平線上,M為軌跡的最高點(diǎn).小球拋出時的動能為8.0J,在M點(diǎn)的動能為6.0J,不計空氣的阻力.求:
 
(1)小球水平位移x1與x2的比值;
(2)小球落到B點(diǎn)時的動能EkB;
(3)小球從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中最小動能Ekmin

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

如圖所示,質(zhì)量分別為m和2m的A、B兩個木塊間用輕彈簧相連,放在光滑水平面上,A緊靠豎直墻壁。用水平力向左推B,將彈簧壓縮,推到某位置靜止時推力大小為F,彈簧的彈性勢能為E。在此位置突然撤去推力,下列說法中正確的是(    )

A.撤去推力的瞬間,B的加速度大小為F/2m
B.從撤去推力到A離開豎直墻壁前,A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動量不守恒,機(jī)械能守恒
C.A離開豎直墻壁后,彈簧彈性勢能最大值為E/3
D.A離開豎直墻壁后,彈簧彈性勢能最大值為E

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同步練習(xí)冊答案