20．如圖所示，在光滑絕緣的水平面上有兩個質量分別為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 當速度達到相同時，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：當兩球速度相等時，系統(tǒng)具有最大電勢能Ep，設此時兩球的速度為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 解決該題關鍵要掌握系統(tǒng)動量守恒和能量守恒的應用．抓住關鍵點即可，注意應用動量守恒定律時要規(guī)定正方向．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

8．如圖所示是某小組同學探究加速度與力、質量關系的實驗裝置，將一輛小車放在長木板上，小車前端系上細繩，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，該組同學通過在小車上加減砝碼改變小車的質量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M與m的大小關系滿足M＞＞m時，才可以認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，可以得到當合外力一定時，加速度與質量成反比的結論；
（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們可以用來完成高中物理中的哪些學生實驗，下面是甲、乙、丙三位同學的不同構想．

（1）甲同學用圖1此裝置來完成《探究加速度與力、質量的關系》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．調節(jié)滑輪的高度，使牽引小車的細繩與長木板保持平行
B．實驗時，應讓小車盡量的靠近打點計時器，且應先放開小車再接通打點計時器的電源
C．在調節(jié)木板傾斜度平衡小車受到的摩擦力時，不應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量時，需要重新調節(jié)木板傾斜度
②設鉤碼的總質量為m，小車和砝碼的總質量為M，實驗中要進行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）乙同學用該裝置來完成《探究繩的拉力做功與小車動能變化的關系》的實驗．
平衡摩擦力后，當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=$\frac{ysowce9_{3}-trsgumu_{1}}{2T}$；若測得小車的質量為M、鉤碼的總質量為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)的機械能守恒的關系式可表示為$mg（mwrhcfy_{5}-wu49b99_{1}）=\frac{1}{2}（M+m）（{v}_{5}^{2}-{v}_{1}^{2}）$（用相關的字母表示）．
②下列有關三位同學都用以上裝置分別完成各自的實驗中你認為正確的是：CD
A．實驗中甲必須用天平測出小車的質量，乙、丙不需要測出小車的質量
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量要遠遠小于小車的質量
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

15．一位同學做“探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關系”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，并將結果填在上表的空格內；
（2）在坐標圖上作出F-x圖線；
（3）寫出圖線的函數(shù)表達式（F用N作單位，x用m作單位）：F=50x．
（4）該同學通過上述實驗探究的結論應該是：在彈性限度范圍內，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量間的關系時，采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質量用M表示，盤及盤中的砝碼質量用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m與M的大小關系滿足m＜＜M時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質量一定，探究做加速度與質量的關系，以下做法正確的是：BC
A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質量時，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）為某同學設計的“探究加速度與物體所受合力F及質量m的關系”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．在實驗中近似認為細線對小車拉力F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接在交流（選填“直流”或“交流”）電源上．調整定滑輪的高度，使細線與木板平行．
（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．（計算結果均保留2位有效數(shù)字）
（3）在“探究加速度與合外力的關系”時，保持小車的質量不變，改變小桶中砝碼的質量，當時小桶及桶中砝碼重力近似等于小車所受拉力；該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關系圖線如圖（c）所示，該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標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，設跑動過程中空氣對球的作用力水平且恒力f，球的質量為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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同步練習冊答案