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(zhǎng)為L(zhǎng),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,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(zhǎng)).若A、B之間彈簧被壓縮時(shí)所具有的彈性勢(shì)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(zhǎng)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=l0m/s2.求:
(1)為使小球不與金屬板相碰,金屬板長(zhǎng)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?
精英家教網(wǎng)
小球分離的過程中機(jī)械能守恒:E=2×
1
2
m
v20

小球分離時(shí)獲得的初速度:v0=1m/s
進(jìn)入電場(chǎng)后A球在水平方向做勻減速運(yùn)動(dòng),B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),時(shí)間:
t=
d
2v0
=0.4
s
豎直方向的位移:y=
1
2
gt2=0.8
m
即為使小球不與金屬板相碰,金屬板的長(zhǎng)度:L<0.8m
(2)水平方向A球向左做勻減速運(yùn)動(dòng),其加速度a=
qE
m
=
qU
md
=5m/s2
,方向向右;
A球飛離電場(chǎng)時(shí)的位移:s1=v0t-
1
2
at2=0

由動(dòng)能定律,A球離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能:
EK=
1
2
m
v20
+
qU
D
?s1+mgL=8.5×10-3
J
(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)兩球間的距離是30cm時(shí),v0
t′ 
+(v0t′-
1
2
at2)=s

解得:
t′1
=0.2s
,
t′2
=0.6s
(舍去)
此時(shí),A球水平位移為;sA=v0
t′1
-
1
2
?
Ud
dm
?
t′21
=0.1m

球A的電勢(shì)能增加:△E=qEsA=5×10-4J
答:(1)為使小球不與金屬板相碰,金屬板長(zhǎng)度L應(yīng)滿足L<0.8m;
(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8.5×10-3J;
(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5×10-4J.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?安慶三模)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(zhǎng)為L(zhǎng),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,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(zhǎng)).若A、B之間彈簧被壓縮時(shí)所具有的彈性勢(shì)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(zhǎng)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=l0m/s2.求:
(1)為使小球不與金屬板相碰,金屬板長(zhǎng)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?

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?浙江模擬)如圖所示,帶等量異種電荷,質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)小球A、B,通過絕緣輕彈簧相連接,置于絕緣光滑的水平面上.當(dāng)突然加一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)后,兩小球A、B將由靜止開始運(yùn)動(dòng),在以后的運(yùn)動(dòng)過程中,對(duì)兩個(gè)小球和彈簧組成的系統(tǒng)(設(shè)整個(gè)過程中不考慮電荷間庫侖力的作用且彈簧不超過彈性限度),以下說法正確的是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,帶等量異種電荷的兩個(gè)相同金屬小球A、B(可視為點(diǎn)電荷),相隔一定距離,兩球之間的相互吸引力的大小是F.今讓第三個(gè)相同的不帶電金屬小球C先后與A、B兩球接觸后移開,這時(shí)A、B兩球之間的相互作用力為( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,帶等量異種電荷的平行板金屬板間有 a、b兩點(diǎn),a 點(diǎn)距A板的距離與 b 點(diǎn)距B板的距離均為 1cm,將一個(gè)帶電荷量 為0.8×10-4C的正點(diǎn)電荷由 a 點(diǎn)移到 b 點(diǎn),電場(chǎng)力做了2.0×10-4J的功.若該電荷所受的電場(chǎng)力為 0.01N,則平行板金屬板間的距離為
4
4
 cm,B板接地,A板的電勢(shì)為
5
5
V.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,帶等量異種電荷的平行金屬板a、b處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直紙  面向里,不計(jì)重力的帶電粒子沿OO′方向從左側(cè)垂直于電磁場(chǎng)入射,從右側(cè)射出a、b板間區(qū)域時(shí)動(dòng)能比入射時(shí)。沽W由涑鯽、b板間區(qū)域時(shí)的動(dòng)能比入射時(shí)大,可以(  )
A、適當(dāng)增大金屬板間的電壓B、適當(dāng)增大金屬板間的距離C、適當(dāng)減小金屬板間的磁感應(yīng)強(qiáng)度D、使帶電粒子的電性相反

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