【題目】如圖所示,帶等量異種電荷的兩平行金屬板豎直放置(M板帶正電,N板帶負(fù)電),板間距為d=80cm,板長為L,板間電壓為U=100V。兩極板上邊緣連線的中點(diǎn)處有一用水平輕質(zhì)絕緣細(xì)線拴接的完全相同的小球A和B組成的裝置Q,在外力作用下Q處于靜止?fàn)顟B(tài),該裝置中兩球之間有一處于壓縮狀態(tài)的絕緣輕質(zhì)小彈簧(球與彈簧不拴接),左邊A球帶正電,電荷量為q=4×10-5C,右邊B球不帶電,兩球質(zhì)量均為m=1.0×10-3kg,某時(shí)刻裝置Q中細(xì)線突然斷裂,A、B兩球立即同時(shí)獲得大小相等、方向相反的速度(彈簧恢復(fù)原長)。若A、B之間彈簧被壓縮時(shí)所具有的彈性能為1.0×10-3J,小球A、B均可視為質(zhì)點(diǎn),Q裝置中彈簧的長度不計(jì),小球帶電不影響板間勻強(qiáng)電場(chǎng),不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2。
求:(1)為使小球不與金屬板相碰,金屬板長度L應(yīng)滿足什么條件?
(2)當(dāng)小球B飛離電場(chǎng)恰好不與金屬板相碰時(shí),小球A飛離電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能是多大?
(3)從兩小球彈開進(jìn)入電場(chǎng)開始,到兩小球間水平距離為30cm時(shí),小球A的電勢(shì)能增加了多少?
【答案】(1)L<0.8m;(2);(3)。
【解析】
試題分析:(1)兩小球與彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒,彈簧的彈性勢(shì)能,轉(zhuǎn)化為兩個(gè)小球的動(dòng)能:
小球獲得的初速度
A球帶正電,A球在水平方向做勻減速運(yùn)動(dòng),B球不帶電,B在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),所以是B先碰到極板。
B向右做平拋運(yùn)動(dòng),由得:飛行時(shí)間
豎直方向的位移
為使小球不與金屬板相碰,金屬板的長度應(yīng)滿足L<0.8m
(2)水平方向:A球向左做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度
A球飛離電場(chǎng)時(shí)的水平速度
豎直方向:A球向下做自由落體運(yùn)動(dòng),豎直速度
A球離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能
(3)兩小球進(jìn)入電場(chǎng)后,豎直方向都做自由落體運(yùn)動(dòng),因此兩小球在運(yùn)動(dòng)的過程中始終位于同一水平線上。當(dāng)兩球間的距離為x=30cm時(shí),
整理得:
解得:或(不合理,舍去)
此時(shí),A球水平位移
根據(jù)功能關(guān)系可知,A球增加的電勢(shì)能等于克服電場(chǎng)力做功,即
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在電場(chǎng)強(qiáng)度為E、區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,以初速度v0沿ON在豎直面內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng).ON與水平面的夾角為30°,重力加速度為g,且mg=qE,選取初始位置O的電勢(shì)為零,則
A. 電場(chǎng)方向豎直向上
B. 小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2g
C. 小球上升的最大高度為
D. 小球電勢(shì)能的最大值為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】“引體向上”是一項(xiàng)體育健身運(yùn)動(dòng),該運(yùn)動(dòng)的規(guī)范動(dòng)作是:兩手正握單杠,由身體懸垂開始。上提時(shí),下顎須超過杠面;下放時(shí),兩臂放直,不能曲臂。這樣上拉下放,重復(fù)動(dòng)作,達(dá)到鍛煉臂力和腹肌的目的。如圖所示,某同學(xué)質(zhì)量為m=60 kg,下放時(shí)下顎距單杠面的高度為H=0.4 m,當(dāng)他用F=720 N的恒力將身體拉至某位置時(shí),不再用力,依靠慣性繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)。為保證此次引體向上合格,恒力F的作用時(shí)間至少為多少?不計(jì)空氣阻力,重力加速度g=10 m/s2。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】關(guān)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的加速度的方向和正、負(fù)值問題,下列說法中錯(cuò)誤的是( )
A. 勻加速直線運(yùn)動(dòng)中的加速度方向一定和初速度方向相同
B. 勻減速直線運(yùn)動(dòng)中的加速度一定是負(fù)值
C. 勻加速直線運(yùn)動(dòng)中的加速度也有可能取負(fù)值
D. 只有在規(guī)定了初速度方向?yàn)檎较虻那疤嵯,勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度才取正值
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在物理學(xué)的發(fā)展過程中,物理學(xué)家們提出了許多物理學(xué)的研究方法,以下關(guān)于物理學(xué)的研究方法的敘述中,正確的是( )
A.在不需要考慮物體本身的大小和形狀時(shí),用點(diǎn)來代替物體的方法叫微元法
B.在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時(shí),先保持質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系,再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,用的是假設(shè)法
C.加速度的定義采用的都是比值定義法
D.在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí),把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程劃分成很多小段,每一小段近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng),然后把各小段的位移相加,這里采用了理想模型法
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】有一橫截面積為s的銅導(dǎo)線,流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I;設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子,電子的電量為e,此電子的定向移動(dòng)速率為v,在Δt時(shí)間內(nèi),通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為 ( )
A. nvs Δt B. nvΔt C. IΔt /e D. IΔt /se
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某電解池中,若在2s內(nèi)有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某截面,那么通過這個(gè)截面的電流是( )
A. 0 B. 0.8 A C. 1.6 A D. 3.2 A
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn),虛線為等勢(shì)線.取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),若將q1、q2移到無窮遠(yuǎn)的過程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等,則下列說法正確的是( )
A.A點(diǎn)電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì)
B.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等
C.q1的電荷量小于q2的電荷量
D.q1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能
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【題目】如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量相等的小球 A、 B 處在同一水平線上,當(dāng)小球 A 被水平拋出 的同時(shí),小球 B 開始自由下落, 兩球均未落地。 不計(jì)空氣阻力,則()
A.兩球的速度變化快慢不相同
B.在同一時(shí)刻,兩球的重力的功率不相等
C.在下落過程中,兩球的重力做功不相同
D.在相等時(shí)間內(nèi),兩球的速度增量相等
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