【題目】如圖甲的演示實驗，在上下面都是金屬板的玻璃盒內(nèi)，放了許多用錫箔紙揉成的小球，當上下板間加上電壓后，小球就上下不停地跳動�，F(xiàn)取以下簡化模型進行定量研究：如圖乙所示，電容為C的平行板電容器的極板A和B水平放置，相距為d，與電動勢為E、內(nèi)阻可不計的電源相連。設(shè)兩板之間只有一個質(zhì)量為m的導電小球，小球可視為質(zhì)點。假設(shè)小球與極板發(fā)生碰撞后，小球的速度立即變?yōu)榱悖瑤щ娗闆r也立即改變，小球所帶電荷符號與該極板相同，電量為極板電量的k倍（k<<1）。不計帶電小球?qū)O板間勻強電場的影響。重力加速度為g。

（1）欲使小球能夠不斷地在兩板間上下往返運動，電動勢E至少應(yīng)大于多少？

（2）設(shè)上述條件已滿足在較長的時間間隔T內(nèi)小球做了很多次往返運動。求：

①在T時間內(nèi)小球往返運動的次數(shù)；

②在T時間內(nèi)電源輸出的平均功率。

【答案】（1）

（2）①②

【解析】

試題分析：（1）用Q表示極板電荷量的大小，q表示碰后小球電荷量的大小。要使小球能不停地往返運動，小球所受的向上的電場力至少應(yīng)大于重力。

q=kQ

Q=CE

解得：

（2）①當小球帶負電時，小球所受電場力與重力方向相反，向上做加速運動。以a 1 表示其加速度，t 1 表示從B板到A板所用的時間，則有

當小球帶正電時，小球所受電場力與重力方向相同，向下做加速運動。以a 2 表示其加速度，t 2 表示從A板到B板所用的時間，則有

小球往返一次共用的時間為（t 1 +t 2 ），故小球在T時間內(nèi)往返的次數(shù)

由以上有關(guān)各式得 ：

②小球往返一次通過電源的電量為2q，在T時間內(nèi)通過電源的總電量Q＇=2qN

電路中的平均電流

電源的輸出功率P=EI

解得：

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖（a）所示，半徑為r的帶缺口剛性金屬圓環(huán)固定在水平面內(nèi)，缺口兩端引出兩根導線，與電阻R構(gòu)成閉合回路。若圓環(huán)內(nèi)加一垂直于紙面變化的磁場，變化規(guī)律如圖（b）所示。規(guī)定磁場方向垂直紙面向里為正，不計金屬圓環(huán)的電阻。以下說法正確的是

A．0-1s內(nèi)，流過電阻R的電流方向為a→b

B．1-2s內(nèi)，回路中的電流逐漸減小

C．2-3s內(nèi)，穿過金屬圓環(huán)的磁通量在減小

D．t=2s時，Uab＝

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】小明利用如圖裝置用于驗證機械能守恒定律。將電磁鐵固定在鐵架臺上，一塊長度為d的小鐵片受到電磁鐵的吸引靜止于A點，將光電門固定在A的正下方B處。調(diào)整光電門位置，可改變小鐵片下落高度h。記錄小鐵片每次下落的高度h和計時器示數(shù)t，計算并比較小鐵片在釋放點A和點B之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk，就能驗證機械能是否守恒。

取作為小鐵片經(jīng)過光電門時速度。d為小鐵片長度，t為小鐵片經(jīng)過光電門的擋光時間，可由計時器測出。

（1）用計算小鐵片動能變化的大小，用刻度尺測量小鐵片長度d，示數(shù)如題圖所示，其讀數(shù)為________cm．某次測量中，計時器的示數(shù)為0．0150 s，則小鐵片通過光電門時速度為v1=_________m/s．

（2）v1相比小鐵片中心通過光電門時速度v2 ___（選填偏大，偏小）

（3）整理實驗數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)的ΔEp與ΔEk不完全相等。小明分析原因如下：

①空氣阻力；

②小鐵片通過光電門時中間時刻和中間位置速度不相等；

③長度d值的測量；以上原因?qū)儆谙到y(tǒng)誤差的是 （選填序號）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如下圖，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B，邊長L的正方形線圈abcd共N匝，線圈電阻為r，線圈繞垂直于磁感線的軸OO’以如圖所示的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R．

（1）在答卷圖中標出此刻線圈感應(yīng)電流的方向（請標在線段ab上）。

（2）轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值有多大?

（3）線圈平面與磁感線成60°時的感應(yīng)電動勢多大?

（4）設(shè)發(fā)電機由柴油機帶動，其他能量損失不計，線圈轉(zhuǎn)一周，柴油機要做多少功?

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接。彈簧的另一端固定在墻上，并且處于原長狀態(tài)�，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為L，圓環(huán)下滑到最低點時彈簧的長度為2L（未超過彈性限度），從圓環(huán)開始運動至第一次運動到最低點的過程中

A. 彈簧對圓環(huán)的沖量方向始終向上，圓環(huán)的動量先增大后減小

B. 彈簧對圓環(huán)的拉力始終做負功，圓環(huán)的動能一直減小

C. 圓環(huán)下滑到最低點時，所受合力為零

D. 彈簧彈性勢能變化了

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】（1）場是物理學中的重要概念，除了電場和磁場，還有引力場。物體之間的萬有引力就是通過引力場發(fā)生作用的，地球附近的引力場叫重力場。仿照電場強度的定義，請你定義重力場強度的大小和方向。

（2）電場強度和電勢都是描述電場的物理量，請你在勻強電場中推導電場強度與電勢差的關(guān)系式。

（3）如圖所示，有一水平向右的勻強電場，一帶正電的小球在電場中以速度v0豎直向上拋出，小球始終在電場中運動。已知小球質(zhì)量為m，重力加速度為g，其所受電場力為重力的。求小球在運動過程中的最小速度的大小和方向。（已知：sin37°=0.6，cos37°=0.8）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在光滑絕緣水平面放置一帶正電的長直細棒，其周圍產(chǎn)生垂直于帶電細棒的的輻射狀電場，場強大小E與距細棒的垂直距離r成反比，即E=k/r（k為未知數(shù)，在帶電長直細棒右側(cè)，有一長為l的絕緣細線連接了兩個質(zhì)量均為m的帶電小球A和B，小球A、B所帶電荷量分別為+q和+4q，A球距直棒的距離也為l，兩個球在外力F=2mg的作用下處于靜止狀態(tài)。不計兩小球之間的靜電力作用。

（1）求k的值；

（2）若撤去外力F，求在撤去外力瞬時A、B小球的加速度和A、B小球間絕緣細線的拉力；

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，斜面體B靜置于水平桌面上，斜面上各處粗糙程度相同。一質(zhì)量為m的木塊A從斜面底端開始以初速度v0上滑，然后又返回出發(fā)點，此時速度為v，且v<v0，在上述過程中斜面體一直靜止不動，以下說法正確的是

A. 物體上升的最大高度是（v02+v2）/4g

B. 桌面對B始終有水平向左的靜摩擦力

C. 由于物體間的摩擦放出的熱量是mv02/2

D. A上滑時比下滑時桌面對B的支持力大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實驗小組采用如圖所示的裝置來探究“功與速度變化的關(guān)系”實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達地面實驗的部分步驟如下:

（1）將一塊一端帶有定滑輪的長木板固定在桌面上,在長木板的另一端固定打點計時器;

（2）把紙帶穿過打點計時器的限位孔,連在小車后端,用細線跨過定滑輪連接小車和鉤碼;

（3）把小車拉到靠近打點計時器的位置,接通電源,從靜止開始釋放小車,得到一條紙帶;

（4）關(guān)閉電源,通過分析小車位移與速度的變化關(guān)系來研究合外力對小車所做的功與速度變化的關(guān)系

下圖是實驗中得到的一條紙帶,點O為紙帶上的起始點,A、B、C是紙帶的三個計數(shù)點,相鄰兩個計數(shù)點間均有4個點未畫出,用刻度尺測得A、B、C到O的距離如圖所示,已知所用交變電源的頻率為50Hz,問:

（1）打B點時刻,小車的瞬時速度vB= __________m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（2）本實驗中,若鉤碼下落高度為時合外力對小車所做的功,則當鉤碼下落時,合外力對小車所做的功為_____________（用表示）

（3）實驗中,該小組同學畫出小車位移x與速度v的關(guān)系圖象如圖所示根據(jù)該圖形狀,某同學對W與v的關(guān)系作出的猜想,肯定不正確的是________（填寫選項字母代號）

A．B．C．D．

（4）在本實驗中,下列做法能有效地減小實驗誤差的是__________（填寫選項字母代號）

A．把長木板右端適當墊高,以平衡摩擦力

B．實驗中控制鉤碼的質(zhì)量,使其遠小于小車的總質(zhì)量

C．調(diào)節(jié)滑輪高度,使拉小車的細線和長木板平行

D．先讓小車運動再接通打點計時器

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