【題目】如圖所示,在方向豎直向上、大小為E=1×106V/m的勻強(qiáng)電場中,固定一個(gè)穿有A、B兩個(gè)小球(均視為質(zhì)點(diǎn))的光滑絕緣圓環(huán),圓環(huán)在豎直平面內(nèi),圓心為O、半徑為R=0.2mA、B用一根絕緣輕桿相連,A帶的電荷量為q=+7×107C,B不帶電,質(zhì)量分別為mA=0.01kg、mB=0.08kg.將兩小球從圓環(huán)上的圖示位置(A與圓心O等高,B在圓心O的正下方)由靜止釋放,兩小球開始沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).重力加速度大小為g=10m/s2

1)通過計(jì)算判斷,小球A能否到達(dá)圓環(huán)的最高點(diǎn)C?

2)求小球A的最大速度值.

3)求小球A從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,其電勢能變化的最大值.

【答案】1A不能到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn) 2 30.1344J

【解析】試題分析:AB在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,分別對A、B由動(dòng)能定理列方程求解速度大小,由此判斷A能不能到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn); A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和角速度均相同,對AB分別由動(dòng)能定理列方程聯(lián)立求解最大速度;AB從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,當(dāng)兩球速度為0時(shí),根據(jù)電勢能的減少與電場力做功關(guān)系求解。

(1)設(shè)AB在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,輕桿對A、B做的功分別為WT,

根據(jù)題意有

設(shè)A、B到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)的動(dòng)能分別為EKAEKB

A根據(jù)動(dòng)能定理:qERmAgR+WT1=EKA

B根據(jù)動(dòng)能定理:

聯(lián)立解得:EKA+EKB=﹣0.04J

由此可知A在圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)動(dòng)能為負(fù)值,故A不能到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)

(2)設(shè)B轉(zhuǎn)過α角時(shí),A、B的速度大小分別為vAvB,

A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和角速度均相同,故:vA=vB

A根據(jù)動(dòng)能定理:

B根據(jù)動(dòng)能定理:

聯(lián)立解得:

由此可得當(dāng)時(shí),A、B的最大速度均為

(3)A、B從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,當(dāng)兩球速度為零時(shí),電場力做功最多,電勢能減少最多,由上可式得:3sinα+4cosα﹣4=0

解得: sinα=0(舍去)

所以A的電勢能減少:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示是利用靜電計(jì)研究平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,下面的敘述符合實(shí)際觀測結(jié)果的是

A. a板向右平移,靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度變小

B. a板向上平移,靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度變小

C. a板向左平移,靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度變小

D. ab間插入一塊絕緣介質(zhì),靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度變小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】美國的“大鳥”偵察衛(wèi)星可以發(fā)現(xiàn)地面上邊長僅為0.36m的物體,它距離地面高度只有16km,理論和實(shí)踐表明:衛(wèi)星離地面越近,分辨率就越高,那么分辨率越高的衛(wèi)星( )
A.線速度一定越小
B.角速度一定越小
C.周期一定越大
D.向心加速度一定越大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于液體蒸發(fā)和沸騰的比較,下列哪句話是錯(cuò)誤的

A.蒸發(fā)和沸騰都屬汽化現(xiàn)象

B.蒸發(fā)能在任何溫度下發(fā)生,沸騰只在一定溫度下發(fā)生

C.蒸發(fā)和沸騰在任何溫度下都可以發(fā)生

D.蒸發(fā)和沸騰都要吸收熱量

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于物理學(xué)研究方法,下列說法正確的是( 。

A.用質(zhì)點(diǎn)來表示物體的方法叫微元法

B.在觀察桌面的微小形變時(shí)用到了放大法

C.在探究共點(diǎn)力的合成時(shí)用到了控制變量法

D.在研究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí)伽利略運(yùn)用了等效替代法

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于電源電動(dòng)勢的說法中正確的是( 。

A. 電源的電動(dòng)勢越大,電源所能提供的電能就越多

B. 電源的路端電壓增大時(shí),其電源提供的電能一定也增大

C. 無論內(nèi)電壓和外電壓如何變化,其電源的電動(dòng)勢一定不變

D. 在某電池的電路中,每通過2 C的電荷量,電池提供的電能是4 J,那么這個(gè)電池的電動(dòng)勢是0.5 V

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為某靜電除塵裝置的原理圖,廢氣先經(jīng)過一個(gè)機(jī)械過濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū).圖中虛線是某一帶負(fù)電的塵埃(不計(jì)重力)僅在電場力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡,A、B兩點(diǎn)是軌跡與電場線的交點(diǎn).不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電量變化,則以下說法正確的是

A. A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢

B. 塵埃在A點(diǎn)的加速度大于在B點(diǎn)的加速度

C. 塵埃在遷移過程中做勻變速運(yùn)動(dòng)

D. 塵埃在遷移過程中電勢能一直在增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】兩點(diǎn)電荷A、B帶電量qAqB,在真空中相距為L0,現(xiàn)將檢驗(yàn)電荷q置于某一位置時(shí)所受庫侖力恰好為零,則此位置當(dāng)A、B為(

A. 同種電荷時(shí),在A、B連線上靠近B一側(cè)

B. 同種電荷時(shí),在A、B連線上靠近A一側(cè)

C. 異種電荷時(shí),在BA連線的延長線上靠近A一側(cè)

D. 異種電荷時(shí),在AB連線上靠近A一側(cè)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的速度﹣時(shí)間圖象,下列說法正確的是( )

A.質(zhì)點(diǎn)始終向同一方向運(yùn)動(dòng)
B.質(zhì)點(diǎn)在第2s末的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化
C.4s內(nèi)一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
D.4s內(nèi)一直做勻減速直線運(yùn)動(dòng)

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