如圖所示，兩塊帶有等量異種電荷的平行金屬板分別固定在長(zhǎng)L=1 m的光滑絕緣板的兩端，組成一帶電框架，框架右端帶負(fù)電的金屬板上固定著一根原長(zhǎng)L0=0.5 m的絕緣輕彈簧，框架的總質(zhì)量M=9 kg，由于帶電，兩金屬板間存在U=4×104 V的高電壓。現(xiàn)用一質(zhì)量m=1 kg，電荷量q=+2.5×10-3 C的帶電小球(可看成質(zhì)點(diǎn)，且不影響金屬板問(wèn)的勻強(qiáng)電場(chǎng))將彈簧壓縮△L=0.2 m后用輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)拴住，使整個(gè)裝置在光滑水平面上以v=1 m／s的速度向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中因拴小球的細(xì)線(xiàn)突然斷裂而使小球被彈簧彈開(kāi)，小球被彈簧彈開(kāi)瞬間獲得的速度大小v1=8 m／s，方向向左。不計(jì)一切摩擦，且系統(tǒng)電勢(shì)能的變化量等于小球所受電場(chǎng)力和小球相對(duì)于電場(chǎng)沿電場(chǎng)方向發(fā)生位移的乘積。

(1)求小球被彈簧彈開(kāi)的瞬間，框架的速度；

(2)求小球被彈簧彈開(kāi)的過(guò)程中，彈簧釋放的彈性勢(shì)能；

(3)通過(guò)分析計(jì)算回答：在細(xì)線(xiàn)斷裂以后的運(yùn)動(dòng)中，小球能否與左端金屬板發(fā)生接觸?

(1)設(shè)小球被彈簧彈開(kāi)的瞬間，框架的速度為v2，此時(shí)彈簧剛好恢復(fù)原長(zhǎng)

由動(dòng)量守恒定律有Mv2-mv1=(m+M)v0

解得v2=2 m/s

方向向右

(2)設(shè)彈簧釋放的彈性勢(shì)能為Ep，由功能關(guān)系得

代入數(shù)據(jù)后解得Ep=65 J

(3)當(dāng)小球與框架速度再次相等時(shí)，小球相對(duì)框架位移最大，根據(jù)動(dòng)量守恒，此時(shí)兩者共同速度仍為v0，設(shè)從小球被彈開(kāi)到兩者速度再次相等，小球?qū)Φ匚灰茷閟1，框架對(duì)地位移為s2，根據(jù)動(dòng)能定理有

代入數(shù)值解得：

s1=31.5 cm(向左)，s2=13.5 cm(向右)

小球被彈開(kāi)時(shí)距框架左側(cè)的距離為L(zhǎng)-L0=0.5 m

因s1+s2=0.45 m＜0.5 m，故小球不會(huì)碰到左側(cè)金屬板

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，帶有等量異種電荷的兩塊等大平行金屬板M、N水平正對(duì)放置，兩板間有一帶電粒子以速度v0沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，將M板迅速上移一小段距離，則此后微粒的可能運(yùn)動(dòng)情況是（　�。�

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

選考題

1.［物理——選修2-2］ (1)常見(jiàn)的傳動(dòng)方式有__________、__________、__________和齒輪傳動(dòng)等。齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比是主動(dòng)輪與__________的轉(zhuǎn)速之比，傳動(dòng)比等于__________與__________的齒數(shù)之比。

(2)液壓千斤頂是利用密閉容器內(nèi)的液體能夠把液體所受到的壓強(qiáng)向各個(gè)方向傳遞的原理制成的。圖為一小型千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。大活塞A的直徑D1=20 cm，小活塞B的直徑D2=5 cm，手柄的長(zhǎng)度OC=50 cm，小活塞與手柄的連接點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸O的距離DO=10 cm�，F(xiàn)用此千斤頂使質(zhì)量m=4×103 kg的重物升高了h=10 cm。g取10 m/s2，求

(i)若此千斤頂?shù)男蕿?0%，在這一過(guò)程中人做的功為多少？

(ii)若此千斤頂?shù)男蕿?00%，當(dāng)重物上升時(shí)，人對(duì)手柄的作用力F至少要多大？

2.［物理——選修3-3］

(1)帶有活塞的氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體。氣體開(kāi)始處于狀態(tài)a，然后經(jīng)過(guò)過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過(guò)過(guò)程ac到達(dá)狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，如V-T圖所示。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為pb和pc，在過(guò)程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則___________(填入選項(xiàng)前的字母，有填錯(cuò)的不得分)

A.pb＞pc，Qab＞Qac                        B.pb＞pc，Qab＜Qac

C.pb＜pc，Qab＞Qac                        D.pb＜pc，Qab＜Qac

(2)圖中系統(tǒng)由左右兩個(gè)側(cè)壁絕熱、底部導(dǎo)熱、截面均為S的容器組成。左容器足夠高，上端敞開(kāi)，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉。兩容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通。

容器內(nèi)兩個(gè)絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú)猓珺上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)為p0，溫度為T(mén)0=273 K，兩活塞因自身重量對(duì)下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1p0。系統(tǒng)平衡時(shí)，各氣柱的高度如圖所示�，F(xiàn)將系統(tǒng)底部浸入恒溫?zé)崴壑�，再次平衡時(shí)A上升了一定高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時(shí)的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h。氮?dú)夂蜌錃饩梢暈槔硐霘怏w。求

(i)第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積；

(ii)水的溫度。

3.［物理——選修3-4］

(1)某振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的頻率為f。若驅(qū)動(dòng)力的振幅保持不變，下列說(shuō)法正確的是______(填入選項(xiàng)前的字母，有填錯(cuò)的不得分)

A.當(dāng)f＜f0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小

B.當(dāng)f＞f0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大

C.該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f0

D.該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f

(2)一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A=30°，斜邊AB=a。棱鏡材料的折射率為。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線(xiàn)以45°的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡。畫(huà)出光路圖，并求光線(xiàn)從棱鏡射出的點(diǎn)的位置(不考慮光線(xiàn)沿原路返回的情況)。

4.［物理——選修3-5］

(1)關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是________(填入選項(xiàng)前的字母，有填錯(cuò)的不得分)

A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大

B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)

C.從金屬表面出來(lái)的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小

D.入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多

(2)兩個(gè)質(zhì)量分別為M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上。A和B的傾斜面都是光滑曲面，曲面下端與水平面相切，如圖所示。一質(zhì)量為m的物塊位于劈A的傾斜面上，距水平面的高度為h。物塊從靜止開(kāi)始滑下，然后又滑上劈B。求物塊在B上能夠達(dá)到的最大高度。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，帶有等量異種電荷的兩塊等大的平行金屬板M、N水平正對(duì)放置．兩板間有一帶電微粒以速度v0沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，將M板迅速向上平移一小段距離，則此后微粒的可能運(yùn)動(dòng)情況是                                                              (　　)

A．沿軌跡④運(yùn)動(dòng)　　　　　     B．沿軌跡①運(yùn)動(dòng)

C．沿軌跡②運(yùn)動(dòng)                     D．沿軌跡③運(yùn)動(dòng)

 

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科目：高中物理 來(lái)源：2015屆浙江省高二12月月考物理試卷（解析版） 題型：選擇題

如圖所示，帶有等量異種電荷的兩塊等大的平行金屬板M、N水平正對(duì)放置．兩板間有一帶電微粒以速度v0沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，將M板迅速向上平移一小段距離，則此后微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡是(　　)

A．沿軌跡④運(yùn)動(dòng)　　　　　  B．沿軌跡①運(yùn)動(dòng)

C．沿軌跡②運(yùn)動(dòng)      D．沿軌跡③運(yùn)動(dòng)

 

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科目：高中物理 來(lái)源：2012屆人教版高三物理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電容器專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練 題型：略

如圖所示，帶有等量異種電荷的兩塊等大的平行金屬板M、N水平正對(duì)放置．兩板間有一帶電微粒以速度v0沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，將M板迅速向上平移一小段距離，則此后微粒的可能運(yùn)動(dòng)情況是                                                              (　　)

A．沿軌跡④運(yùn)動(dòng)　　　　　     B．沿軌跡①運(yùn)動(dòng)

C．沿軌跡②運(yùn)動(dòng)                      D．沿軌跡③運(yùn)動(dòng)

 

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