20．如圖所示，在光滑絕緣的水平面上有兩個質(zhì)量分別為m和4m的帶電小球1和小球2，兩球所帶電荷量分別為q和4q，當(dāng)兩球間的距離d＞L時，庫侖力可以忽略．現(xiàn)球1靜止，球2以速度v0從相距為d（d＞L）的位置沿兩球球心連線向球1運動，運動過程中兩球始終沒有接觸．求此過程中，兩球組成的系統(tǒng)所具有的最大電勢能？

分析 當(dāng)速度達(dá)到相同時，系統(tǒng)具有最大的電勢能，利用動量守恒即可求的速度，根據(jù)動能定定理即可求得系統(tǒng)具有的電勢能．

解答 解：當(dāng)兩球速度相等時，系統(tǒng)具有最大電勢能Ep，設(shè)此時兩球的速度為v，以v0方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律有：
4mv0=mv+4mv
可解得：$v=\frac{4}{5}{v}_{0}$
系統(tǒng)減少的動能轉(zhuǎn)化為電勢能，有：Ep=△Ek
聯(lián)立解得：
${E}_{P}=\frac{1}{2}•4m{{v}_{0}}^{2}-\frac{1}{2}•（m+4m）{v}^{2}=\frac{2}{5}m{{v}_{0}}^{2}$
答：此過程中，兩球組成的系統(tǒng)所具有的最大電勢能為$\frac{2}{5}m{{v}_{0}}^{2}$．

點評 解決該題關(guān)鍵要掌握系統(tǒng)動量守恒和能量守恒的應(yīng)用．抓住關(guān)鍵點即可，注意應(yīng)用動量守恒定律時要規(guī)定正方向．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

8．如圖所示是某小組同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗裝置，將一輛小車放在長木板上，小車前端系上細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪掛一小盤，盤里放適量的砝碼，盤與砝碼的總質(zhì)量為m，車后端連一紙袋，穿過打點計時器限位孔，為平衡摩擦力，將長木板的右端墊高，小車運動時帶動紙帶運動，通過打點計時器記錄下小車運動的情況，該組同學(xué)通過在小車上加減砝碼改變小車的質(zhì)量M，通過在盤中增減砝碼改變小車所受的合力F，研究紙帶算出小車運動的加速度a，幾組實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：
 次 1 2 3 4 5 6 78  9
 M/kg 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00
 F/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50
 a/（m•s-2） 0.30 0.51 0.730.96  1.14 0.92 0.780.59  0.47
（1）只有當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足M＞＞m時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．
（2）通過表中5至9列數(shù)據(jù)分析，可以得到當(dāng)合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比的結(jié)論；
（3）根據(jù)表中1至5列數(shù)據(jù)，在圖2中畫出a與F的圖線．
（4）該圖線不過原點的原因是平衡摩擦力過度；
（5）如圖3為該組同學(xué)在實驗中打出的一條清晰的紙帶，已知兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，B、C、D、E各點到A點的距離分別為s1=0.46cm，s2=2.06cm，s3=4.80cm，s4=8.68cm，根據(jù)所得數(shù)據(jù)可計算出打下C點時小車的速度為0.22m/s，小車的加速度為1.1m/s2．（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

9．關(guān)于加速度，下列說法中正確的是（　�。�
A．物體的速度發(fā)生變化，其加速度有可能為零
B．物體的速度增大，其加速度也會增大
C．物體的速度變化越大，其加速度越大
D．物體的速度變化越快，其加速度越大

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

8．物理課上老師拿出了如圖所示的一套實驗裝置問同學(xué)們可以用來完成高中物理中的哪些學(xué)生實驗，下面是甲、乙、丙三位同學(xué)的不同構(gòu)想．

（1）甲同學(xué)用圖1此裝置來完成《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》的實驗．
①要完成該實驗，下列做法正確的是AC（填字母代號）
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行
B．實驗時，應(yīng)讓小車盡量的靠近打點計時器，且應(yīng)先放開小車再接通打點計時器的電源
C．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡小車受到的摩擦力時，不應(yīng)將鉤碼通過定滑輪拴在小車上
D．通過增減小車上的砝碼改變小車質(zhì)量時，需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
②設(shè)鉤碼的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M，實驗中要進(jìn)行m和M的選取，以下最合理的一組是：C
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（2）乙同學(xué)用該裝置來完成《探究繩的拉力做功與小車動能變化的關(guān)系》的實驗．
平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)現(xiàn)小車運動過快，致使打出的紙帶上點數(shù)較少，難以選到合適的點來計算小車的速度，在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法：在小車上加適量鉤碼．
（3）丙同學(xué)用該裝置來完成《驗證機械能守恒定律》的實驗．
①實驗中得到了一條紙帶如圖2所示，選擇點跡清晰且便于測量的連續(xù)7個點（標(biāo)號0～6），測出0到1、2、3、4、5、6點的距離分別為d1、d2、d3、d4、d5、d6，打點周期為T．則打下點2時小車的速度v2=$\frac{s1jhm14_{3}-a4impzb_{1}}{2T}$；若測得小車的質(zhì)量為M、鉤碼的總質(zhì)量為m，打下點1和點5時小車的速度分別用v1、v5表示，已知重力加速度為g，若不計一切阻力，則驗證點1與點5間系統(tǒng)的機械能守恒的關(guān)系式可表示為$mg（9vpozoe_{5}-wwfsti6_{1}）=\frac{1}{2}（M+m）（{v}_{5}^{2}-{v}_{1}^{2}）$（用相關(guān)的字母表示）．
②下列有關(guān)三位同學(xué)都用以上裝置分別完成各自的實驗中你認(rèn)為正確的是：CD
A．實驗中甲必須用天平測出小車的質(zhì)量，乙、丙不需要測出小車的質(zhì)量
B．實驗中甲、乙必須將長木板墊起一定角度以平衡摩擦力，丙不需要平衡摩擦力
C．實驗中甲、乙、丙都要滿足鉤碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
D．實驗中甲、乙、丙都要先接通電源，再放開小車，且小車要盡量靠近打點計時器．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

15．一位同學(xué)做“探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系”實驗所測的幾組數(shù)據(jù)如下表，請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)做好分析．
彈力（F/N）0.501.001.502.00
彈簧原來長度（L0/cm）15.0015.0015.0015.00
彈簧后來長度（L/cm）16.0017.1017.9019.00
彈簧伸長量（x/cm）1.002.102.904.00
（1）算出每一次彈簧的伸長量，并將結(jié)果填在上表的空格內(nèi)；
（2）在坐標(biāo)圖上作出F-x圖線；
（3）寫出圖線的函數(shù)表達(dá)式（F用N作單位，x用m作單位）：F=50x．
（4）該同學(xué)通過上述實驗探究的結(jié)論應(yīng)該是：在彈性限度范圍內(nèi)，彈力與彈簧的形變量成正比．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

5．在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時，采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數(shù)器打上的點計算出：
（1）當(dāng)m與M的大小關(guān)系滿足m＜＜M時，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究做加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法正確的是：BC
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，要保證繩和紙帶均與木板平行以減小誤差
D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式 a=mg/M求出．
（3）乙圖為本實驗中接在50Hz的低壓交流電上的打點計時器，在紙帶做勻加速直線運動時打出的一條紙帶，圖中所示的是每打5個點所取的計數(shù)點，但第3個計數(shù)點沒有畫出，設(shè)計數(shù)點1和2間距為S1，計數(shù)點4和5間距為S4由圖數(shù)據(jù)可得計算加速度的表達(dá)式是$a=\frac{{s}_{4}-{s}_{1}}{3{T}^{2}}$：該物體的加速度為0.74m/s2；（所有結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

12．如圖 （a）為某同學(xué)設(shè)計的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花打點計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板．在實驗中近似認(rèn)為細(xì)線對小車?yán)的大小等于砝碼和小桶的總重力，小車運動加速度a可用紙帶上的點求得．
（1）實驗過程中，電火花打點計時器應(yīng)接在交流（選填“直流”或“交流”）電源上．調(diào)整定滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行．
（2）圖（b）是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，電火花打點計時器的電源頻率為50Hz，其中0、1、2、3、4是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖所示，打“3”計數(shù)點時小車的速度大小為0.26m/s，由紙帶求出小車的加速度的大小a=0.50m/s2．（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（3）在“探究加速度與合外力的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，當(dāng)時小桶及桶中砝碼重力近似等于小車所受拉力；該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關(guān)系圖線如圖（c）所示，該圖線不通過坐標(biāo)原點，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點的原因為平衡摩擦力過度．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

9．將重物豎直提起，先是從靜止開始勻加速上升，緊接著勻速上升．如果前后兩過程的運動時間相同，不計空氣阻力，則以下說法正確是（　�。�
A．加速過程中拉力的功比勻速過程中拉力的功大
B．勻速過程中拉力的功比加速過程中拉力的功多
C．兩過程中拉力的功一樣多
D．上述三種情況都有可能

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

10．趣味運動會上運動員手持球拍托著乒乓球向前跑，運動員先以加速度a勻加速向前跑，然后以速度v勻速向前跑，不計球與拍之間的摩擦，球與拍始終保持相對靜止，設(shè)跑動過程中空氣對球的作用力水平且恒力f，球的質(zhì)量為m，拍面與水平方向的夾角為α，重力加速度為g，則（　�。�
A．加速運動時，tanα=$\frac{f+ma}{mg}$B．加速運動時，tanα=$\frac{ma-f}{mg}$
C．勻速運動時，tanα=$\frac{f}{mg}$D．勻速運動時，tanα=$\frac{mg}{f}$

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同步練習(xí)冊答案