如圖所示,有帶電平行板電容器豎直放置,兩板之間距離d=0.10m,電勢差U=1.0×103V.一個質(zhì)量為m=0.20g,帶正電q=1.0×10-7C的小球用長L=1.0×10-2m的絲線懸掛于電容器內(nèi)部的O點,現(xiàn)將小球拉到絲線呈水平伸直的位置A,然后無初速釋放,假如小球運動到O點正下方B處時,線突然斷開,以后發(fā)現(xiàn)小球恰能通過B點正下方的C處,試求:
(1)電容器的左極板帶正電荷還是負(fù)電荷?
(2)小球運動到C點時的動能EKC為多少?(g取10m/s2
分析:(1)由線斷開后,小球能恰好通過B點正下方的C處,則水平方向先勻減速運動,再向右勻加速運動,所以小球受電場力F水平向右,根據(jù)電場力方向和電荷性質(zhì)判斷
左極板帶電情況.
(2)若小球擺至B點時絲線突然斷裂,小球做曲線運動,運用運動的分解方法:小球水平方向做勻減速直線運動,豎直方向做自由落體運動.
小球由靜止釋放后到擺到最低點的過程,由動能定理求得小球運動到O點正下方B處時速度.
根據(jù)牛頓第二定律求出水平方向加速度,根據(jù)對稱性和運動學(xué)公式求出時間,由豎直方向h=
1
2
gt2求出BC相距的距離.
再運用動能定理研究小球從B到C的過程,求出小球運動到C點時的動能.
解答:解:(1)由線斷開后,小球能恰好通過B點正下方的C處,則水平勻減速運動,豎直在重力作用下自由落體運動.
∴小球受電場力F水平向右,左極板應(yīng)帶正電.   
(2)小球由靜止釋放后到擺到最低點的過程,由動能定理得
mgL-EqL=
1
2
mvB2    
 又E=
U
d
,
代入解得vB=
10
10
m/s
小球擺至B點時絲線突然斷裂,小球水平方向做勻減速直線運動,加速度大小為
            a=
Eq
m
=5m/s2 
根據(jù)對稱性t=
2v
a
=
10
25
s
小球在豎直方向做自由落體運動,則 h=
1
2
gt2 
代入解得h=
2
25
m.
運用動能定理研究小球從B到C的過程,
mgh=EkC-EkB
EKC=mgh+EkB=2×10-4×10×
2
25
+
1
2
×
2×10-4×(
10
10
)
2
=1.7×10-4 J
答:(1)電容器的左極板帶正電荷.
(2)小球運動到C點時的動能EKC為1.7×10-4 J.
點評:本題是電場中力學(xué)問題,采用的是力學(xué)的方法處理,關(guān)鍵是分析物體的受力情況和運動情況,選擇解題規(guī)律.
選取研究過程,運用動能定理解題.動能定理的優(yōu)點在于適用任何運動包括曲線運動.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在兩平行邊AB CD的狹長區(qū)域內(nèi),分布有磁感應(yīng)強度B=1T而方向垂直紙面向外的勻強磁場,磁場區(qū)域?qū)挾萪=2cm.一帶正電的粒子,質(zhì)量m=3.2×10-27kg,帶電量q=1.6×10-19Cv,以速v=2×106m/s從左邊界的O處斜向上射入磁場,粒子剛好從另一邊界垂直射出,求:
(1)請畫出帶電粒子在磁場中運動的運動軌跡
(2)帶電粒子在磁場中的軌道半徑r為多大?
(3)帶電粒子在磁場中的運動時間t是多少?
(此小題結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,有一帶電粒子進入電場沿曲線AB運動,虛線a,b,c,d為電場中的等差等勢面,且Ua>Ub>Uc>Ud,粒子在A點初速度V0的方向與等勢面平行.不計粒子的重力,下面說法正確的是( 。
①粒子帶正電  
②粒子在運動中電勢能逐漸減少  
③粒子在運動中動能逐漸減少  
④粒子的運動為勻變速曲線運動,軌跡為拋物線.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,有三個質(zhì)量相等,分別帶正電,負(fù)電和不帶電的小球,從上、下帶電平行金屬板間的P點.以相同速率垂直電場方向射入電場,它們分別落到A、B、C三點,則( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,兩塊平行、正對的金屬板水平放置,分別帶有等量的異種電荷,使兩板間形成勻強電場,兩板間的距離為d.有一帶電粒子以某個速度v0緊貼著A板左端沿水平方向射入勻強電場,帶電粒子恰好落在B板的右邊緣.帶電粒子所受的重力忽略不計.現(xiàn)使該粒子仍從原位置以同樣的方向射入電場,但使該粒子落在B板的中點,下列措施可行的是( 。
A、僅使粒子的初速度變?yōu)?v0
B、僅使粒子的初速度變?yōu)?span id="5hjt3nn" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
v0
2
C、僅使B板向上平移
d
2
D、僅使B板向下平移d

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩帶電平行金屬板之間有相互正交的勻強電場和勻強磁場,F(xiàn)使一個帶正電的粒子以某一初速沿垂直于電場和磁場的方向射入兩板間,測得它飛出該場區(qū)時的動能比射入時的動能小。為使帶電粒子飛出場區(qū)時的動能比射入時的動能大,以下措施中可行的是(    )

A.增大射入時的速度

B.保持金屬板所帶電荷量不變增大兩板間的距離

C.保持兩板間的距離不變,增大兩金屬板所帶的電荷量

D.增大磁場的磁感應(yīng)強度

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案