【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，某時刻裝置Q中細(xì)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(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，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(jìn)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？

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

【解析】

(1)兩小球與彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒，彈簧的彈性勢能，轉(zhuǎn)化為兩個小球的動能

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，B球不帶電，B在水平方向做勻速運(yùn)動，所以是B先碰到極板。

B向右做平拋運(yùn)動，由得飛行時間

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，加速度

A球飛離電場時的水平速度

豎直方向：A球向下做自由落體運(yùn)動，豎直速度

A球離開電場時的動能

(3)兩小球進(jìn)入電場后，豎直方向都做自由落體運(yùn)動，因此兩小球在運(yùn)動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

整理得

解得

或（不合理，舍去）

此時，A球水平位移

根據(jù)功能關(guān)系可知，A球增加的電勢能等于克服電場力做功，即

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為一定質(zhì)量氣體發(fā)生狀態(tài)變化的P－V圖象，1、2是兩條等溫線，A、B是等溫線1上的兩點(diǎn)，C、D是等溫線2上的兩點(diǎn)，若氣體按圖線從A→B→C→D→A進(jìn)行狀態(tài)變化，則下列說法正確的是_________。

A.等溫線1對應(yīng)的氣體溫度比等溫線2對應(yīng)的氣體溫度高

B.氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體一定吸收熱量

C.氣體從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，氣體吸收的熱量比氣體做功多

D.氣體從狀態(tài)C變化到狀態(tài)D，氣體分子密度增大了，但氣體分子的平均速率不變

E.氣體從A→B→C→D→A的過程中，氣體做的總功為零

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，水平傳送帶上A、B兩端點(diǎn)間距L＝4m，半徑R＝1m的光滑半圓形軌道固于豎直平面內(nèi)，下端與傳送帶B相切。傳送帶以v0＝4m/s的速度沿圖示方向勻速運(yùn)動，質(zhì)量m＝lkg的小滑塊由靜止放到傳送帶的A端，經(jīng)一段時間運(yùn)動到B端，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，取g＝10m/s2。

(1)求滑塊到達(dá)B端的速度；

(2)求滑塊由A運(yùn)動到B的過程中，滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量；

(3)僅改變傳送帶的速度，其他條件不變，計(jì)算說明滑塊能否通過圓軌道最高點(diǎn)C。

【答案】(1)vB=4m/s (2)Q＝8J (3)不能通過最高點(diǎn)

【解析】試題分析：⑴滑塊開始時在傳送帶上先向右做加速運(yùn)動，若傳送帶足夠長，設(shè)當(dāng)滑塊速度v＝v0時已運(yùn)動距離為x，根據(jù)動能定理有：μmgx＝－0

解得：x＝1.6m＜L， 所以滑塊將以速度v＝v0＝4m/s做勻速運(yùn)動至B端

⑵設(shè)滑塊與傳送帶發(fā)生相對運(yùn)動的時間為t，則：v0＝μgt

皮帶通過的位移為：x′＝v0t

滑塊與傳送帶之間相對滑動的距離為：Δx＝x′－x

滑塊與傳送帶之間產(chǎn)生的熱量為：Q＝μmgΔx

聯(lián)立以上各式解得：Q＝8J

⑶設(shè)滑塊通過最高點(diǎn)C的最小速度為vC，經(jīng)過C點(diǎn)時，根據(jù)向心力公式和牛頓第二定律有：mg＝

在滑塊從B運(yùn)動到C的過程中，根據(jù)動能定理有：－2mgR＝－

解得要使滑塊能通過圓軌道最高點(diǎn)C時經(jīng)過B的速度最小為：vB＝m/s

若僅改變傳送帶的速度，其他條件不變，使得滑塊一直做勻加速直線運(yùn)動至B的速度為最大速度，設(shè)為vm，根據(jù)動能定理有：μmgL＝－0

解得：vm＝m/s＜vB＝m/s，所以僅改變傳送帶的速度，滑塊不能通過圓軌道最高點(diǎn)

考點(diǎn)：本題主要考查了勻變速直線運(yùn)動規(guī)律、牛頓第二定律、動能定理、功能關(guān)系的應(yīng)用問題，屬于中檔題。

【題型】解答題
【結(jié)束】
23

【題目】如圖所示,在xOy平面內(nèi),y軸左側(cè)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為E;在0<x<L區(qū)域內(nèi),x軸上、下方有相反方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小均為2E;在x>L的區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變、方向做周期性變化.一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子(粒子重力不計(jì)),由坐標(biāo)為(-L, )的A點(diǎn)靜止釋放.

(1)求粒子第一次通過y軸時速度的大小;

(2)求粒子第一次射入磁場時的位置坐標(biāo)及速度;

(3)現(xiàn)控制磁場方向的變化周期和釋放粒子的時刻,實(shí)現(xiàn)粒子能沿一定軌道做往復(fù)運(yùn)動,求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小取值范圍.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

①組裝單擺時，應(yīng)在下列器材中選用_______________（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.長度為1m左右的細(xì)線 B.長度為30cm左右的細(xì)線

C.直徑為2cm左右的塑料球 D.直徑為2cm左右的鐵球

②選擇好器材，將符合實(shí)驗(yàn)要求的擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺橫梁上，應(yīng)采用圖2中______（選填“甲”或者“乙”）所示的固定方式。

③將單擺正確組裝后進(jìn)行如下操作，其中正確的是：___________（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.測出擺線長作為單擺的擺長

B.把擺球從平衡位置拉開一個很小的角度釋放，使之做簡諧運(yùn)動

C.在擺球經(jīng)過平衡位置時開始計(jì)時

D.用秒表測量單擺完成1次全振動所用時間并作為單擺的周期

④甲同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得擺球的直徑為d，用秒表測得擺球完成N次全振動所用的時間為t，用米尺測得擺線長為，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>g為__________。

⑤乙同學(xué)多次改變單擺的擺長l并測得相應(yīng)的周期T，他根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出了如圖3所示的圖像。你認(rèn)為橫坐標(biāo)所代表的物理量應(yīng)為____________（選填）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中，為一個與磁場方向垂直、長度為的金屬桿，已知。兩點(diǎn)與磁場中以為圓心的同心圓（均為部分圓�。┙饘佘壍朗冀K接觸良好。一電容為的電容器連接在金屬軌道上。當(dāng)金屬桿在與磁場垂直的平面內(nèi)以為軸，以角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動且電路穩(wěn)定時，下列說法正確的是（　　）

A.四點(diǎn)比較，點(diǎn)電勢最高

B.電勢差

C.電勢差

D.電容器所帶電荷量為

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【題目】筆記本電腦機(jī)身和顯示屏對應(yīng)部位分別有磁體和霍爾元件。當(dāng)顯示屏開啟時磁體遠(yuǎn)離霍爾元件，電腦正常工作：當(dāng)顯示屏閉合時磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，電腦進(jìn)入休眠狀態(tài)。如圖所示，一塊寬為、長為的矩形半導(dǎo)體霍爾元件，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為的自由電子，通入方向向右的電流時，電子的定向移動速度為。當(dāng)顯示屏閉合時元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強(qiáng)磁場中，于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓，以此控制屏幕的熄滅。則元件的（ ）

A. 前表面的電勢比后表面的低

B. 前、后表面間的電壓與無關(guān)

C. 前、后表面間的電壓與成正比

D. 自由電子受到的洛倫茲力大小為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】下列說法正確的是______

A.同種介質(zhì)中，光的波長越長，傳播速度越快

B.麥克斯韋預(yù)言并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在

C.變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場

D.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由綠光變?yōu)榧t光，則條紋間距變寬

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場可近似為勻強(qiáng)磁場，發(fā)電機(jī)的矩形線圈abcd在磁場中可繞過bc邊和ad邊中點(diǎn)且垂直于磁場方向的水平軸OO′勻速轉(zhuǎn)動。為了便于觀察，圖中發(fā)電機(jī)的線圈只畫出了其中的1匝，用以說明線圈兩端的連接情況。線圈在轉(zhuǎn)動過程中可以通過滑環(huán)和電刷保持其兩端與外電路的定值電阻R連接。已知矩形線圈ab邊和cd邊的長度L1=50cm，bc邊和ad邊的長度L2=20cm，匝數(shù)n=100匝，線圈的總電阻r=5.0Ω，線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω=282rad/s，外電路的定值電阻R=45Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.05T。電流表和電壓表均為理想電表，滑環(huán)與電刷之間的摩擦及空氣阻力均可忽略不計(jì)，計(jì)算中取π=3.14，=1.41。求：

(1)請推導(dǎo)出線圈在勻速轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢最大值Em的表達(dá)式（用題中已知物理量的符號表示），并求出此最大值Em；

(2)求線圈勻速轉(zhuǎn)動過程中電流表的示數(shù)I；

(3)線圈從圖示位置開始轉(zhuǎn)過30°時的瞬時感應(yīng)電動勢e。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，內(nèi)表面光滑絕緣的半徑為的圓形軌道處于豎直平面內(nèi)，有豎直向下的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為有一質(zhì)量為、帶負(fù)電的小球，電荷量大小為，小球在圓軌道內(nèi)壁做圓周運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到最低點(diǎn)A時，小球與軌道壓力恰好為零，g取，求：

小球在A點(diǎn)處的速度大小；

小球運(yùn)動到最高點(diǎn)B時對軌道的壓力．

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同步練習(xí)冊答案