(12分)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處有一用水平輕質(zhì)絕緣細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處于靜止狀態(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,某時刻裝置Q中細線突然斷裂,A、B兩球立即同時獲得大小相等、方向相反的速度(彈簧恢復(fù)原長)。若A、B之間彈簧被壓縮時所具有的彈性能為1.0×10-3J,小球A、B均可視為質(zhì)點,Q裝置中彈簧的長度不計,小球帶電不影響板間勻強電場,不計空氣阻力,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)當小球B飛離電場恰好不與金屬板相碰時,小球A飛離電場時的動能是多大?
(3)從兩小球彈開進入電場開始,到兩小球間水平距離為30cm時,小球A的電勢能增加了多少?

(1) L<0.8m   (2)8.5×10-2J  (3) 5×10-4J

解析試題分析:(1)建立如圖所示的直角坐標系。

又機械能守恒定律,得小球彈開時獲得的初速度m/s  (2分)
進入電場,A球水平方向做勻減速運動,B球水平方向做勻速運動,故B碰不到極板,A球就碰不到極板。B球進入電場后向右做平拋運動,平拋時間
s,0.4s內(nèi)的豎直位移m
即,為使小球不與金屬板相撞,金屬板長度L<0.8m    (2分)
(2)水平方向上,A球向左做勻減速運動,其加速度
m/s2,方向向右       (1分)
當小球B恰不與金屬板相撞時,A球飛離電場時沿水平方向的位移
       (1分)
由功能關(guān)系得A球離開電場時的動能
J       (2分)
(3)兩小球進入電場后,豎直方向均做自由落體運動,加速度為g,因此,A、B兩小球在運動過程中始終位于同一條直線上,當兩小球間的距離為s=30cm時解得(舍去)        (1分)
此時A球水平位移為     (1分)
由功能關(guān)系得A球電勢能的增加量為:J     (2分)...
考點:本題考查帶電粒子在勻強電場中的運動,應(yīng)用自由落體運動和機械能守恒定律解答,該題的情景設(shè)置的較為復(fù)雜,兩個過程又相互聯(lián)系,在解題的過程中要理清它們之間的關(guān)系,根據(jù)運動的關(guān)系寫出相應(yīng)的方程來解題.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(16分)汽車在行駛中,當駕駛員發(fā)現(xiàn)情況直到踩下制動踏板發(fā)生制動作用之前的這段時間稱為反應(yīng)時間,反應(yīng)時間內(nèi)車輛行駛的距離稱為反應(yīng)距離。汽車制動距離是指駕駛員踩下制動踏板產(chǎn)生作用至汽車完全停止時,輪胎在路面上出現(xiàn)明顯的拖印的距離。汽車行駛的安全距離為反應(yīng)距離和制動距離之和。
某汽車以30km/h的速度行駛在柏油路面上的制動距離為5.0m,在冰雪路面上的制動距離為15m,不計空氣阻力,取g=10m/s2

(1)求汽車輪胎與柏油路面上的動摩擦因數(shù);
(2)若汽車以90km/h的速度在柏油路面上行駛的安全距離為60m,求駕駛員的反應(yīng)時間;
(3)若汽車以90km/h的速度在冰雪路面上行駛,駕駛員看到前方108m處靜止的事故汽車,立即制動(不計反應(yīng)時間)后還是與靜止的事故汽車追尾,求汽車追尾瞬間的速度。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,光滑斜面傾角為37°.質(zhì)量為m、電荷量為q的一帶有正電的小物塊,置于斜面上.當沿水平方向加有如圖所示的勻強電場時,帶電小物塊恰好靜止在斜面上,從某時刻開始,電場強度變?yōu)樵瓉淼?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/20/e/1wfpb3.png" style="vertical-align:middle;" /> ,求:
(1)原來的電場強度為多大?
(2)改變后物體運動的加速度大。
(3)改變后沿斜面下滑距離為L時的速度大小.(sin37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖, AB段為長L =8m傾角θ =37°的斜面,BC段水平,AB與BC平滑相連。一個質(zhì)量m =2kg的物體從斜坡頂端以v0=2.0m/s的初速度勻加速滑下,經(jīng)時間t="2.0s" 到達斜坡底端B點;┌迮c雪道間的動摩擦因數(shù)在AB段和BC段均相同。求:

(1)運動員在斜坡上滑行時加速度的大小a;
(2)滑雪板與雪道間的動摩擦因數(shù)μ;
(3)運動員滑上水平雪道后,在t' = 2.0s內(nèi)滑行的距離x。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

2013年7月6日,韓亞航空214號班機,在美國舊金山國際機場降落過程中發(fā)生事故,燃起大火。機上乘客和機組人員共307人,其中乘客291人,包括141名中國公民。目前,共有3名中國學生在本次空難中遇難。據(jù)目擊者稱,民用航空客機的機艙,除了有正常的艙門和舷梯連接,供旅客上下飛機,一般還設(shè)有緊急出口。發(fā)生意外情況的飛機在著陸后,打開緊急出口的艙門,會自動生成一個由氣囊構(gòu)成的斜面,機艙中的人可沿該斜面滑行到地面上來,示意圖如圖所示。某機艙離氣囊底端的豎直高度AB = 3.0m,氣囊構(gòu)成的斜面長AC =" 5.0" m,CD段為與斜面平滑連接的水平地面。一個質(zhì)量m =" 60" kg的人從氣囊上由靜止開始滑下,人與氣囊、地面間的動摩擦因數(shù)均為= 0.5。不計空氣阻力,g =" 10" m/s2。求:
(1)人從斜坡上滑下時的加速度大。ㄔ趫D上畫出物體受力示意圖);

(2)人滑到斜坡底端時的速度大。
(3)人離開C點后還要在地面上滑行多遠才能停下?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(6分)一汽車速度為10 m/s,下坡時以0.5m/s2的加速度沿直線加速行駛,求:
(1)10s末的速度; (2)20s通過的位移。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(9分)在游樂場,有一種大型游樂設(shè)施跳樓機,如圖所示,參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上,提升到離地最大高度64m處,然后由靜止釋放,開始下落過程可認為自由落體運動,然后受到一恒定阻力而做勻減速運動,且下落到離地面4m高處速度恰好減為零。已知游客和座椅總質(zhì)量為1500kg,下落過程中最大速度為20m/s,重力加速度g=10m/s2。求:

(1)游客下落過程的總時間;(2)恒定阻力的大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(9分)如圖,在豎直平面內(nèi)有一固定光滑軌道,其中AB部分是傾角為37°的直軌道,BCD部分是以O(shè)為圓心、半徑為R的圓弧軌道,兩軌道相切于B點,D點與O點等高,A點在D點的正下方。質(zhì)量為m的小球在沿斜面向上的拉力F作用下,從A點由靜止開始做變加速直線運動,到達B點時撤去外力。已知小球剛好能沿圓軌道經(jīng)過最高點C,然后經(jīng)過D點落回到A點。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小為g。求

(1)小球在C點的速度的大小;
(2)小球在AB段運動過程,拉力F所做的功;
(3)小球從D點運動到A點所用的時間。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)一輛汽車在十字路口遇紅燈,當綠燈亮時汽車以4m/s2的加速度開始行駛,恰在此時,一輛摩托車以10m/s的速度勻速駛來與汽車同向行駛,汽車在后追摩托車,求:
(1)汽車經(jīng)過多少時間能追上摩托車? 此時汽車的速度多大?
(2)汽車從路口開始加速起,在追上摩托車之前兩車相距的最大距離是多少?

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