Question

如圖所示；“U”形框架由兩平行金屬板A、B和絕緣底座P組成，在金屬板A、B上同一高度處開(kāi)有兩個(gè)小孔M、N，并在M、N之間固定一絕緣光滑平板，整個(gè)裝置靜止固定在水平面上．兩平行金屬板A、B接上電壓為150KV的穩(wěn)壓電源，兩金屬板間距為d=0.1m．現(xiàn)有一電荷分布均勻的帶電量為q=5×10^-5C，質(zhì)量為m=0.01kg，長(zhǎng)度為l=0.04m的絕緣橡膠棒以v=10m/s的速度由右邊小孔水平滑入“U”形框架中，設(shè)絕緣棒的電荷量對(duì)“U”形框架內(nèi)的電場(chǎng)沒(méi)有影響．問(wèn)：
（1）橡膠棒剛好全部進(jìn)入“U”形框架內(nèi)的加速度
（2）橡膠棒剛好全部進(jìn)入“U”形框架內(nèi)的速度．
（3）橡膠棒與“U”形框架相互作用過(guò)程中增加的最大電勢(shì)能．

Answer 1

【答案】分析：（1）由公式E=求出金屬板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，根據(jù)牛頓第二定律求解橡膠棒剛好全部進(jìn)入“U”形框架內(nèi)的加速度．
（2）由動(dòng)能定理求解橡膠棒剛好全部進(jìn)入“U”形框架內(nèi)的速度．
（3）根據(jù)能量守恒求解橡膠棒與“U”形框架相互作用過(guò)程中增加的最大電勢(shì)能．
解答：解：（1）金屬板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E===1.5×10⁶V/m
  由牛頓第二定律得：a==
（2）設(shè)帶電橡膠棒剛好全部進(jìn)入“U”形框架時(shí)，則由動(dòng)能定理：
-=-
解得：v==m/s=0m/s
（3）增加電勢(shì)能的最大值等于動(dòng)能減小的最大值：
△E_p=△E_k==
答：
（1）橡膠棒剛好全部進(jìn)入“U”形框架內(nèi)的加速度為7.5×10³m/s²．
（2）橡膠棒剛好全部進(jìn)入“U”形框架內(nèi)的速度是0．
（3）橡膠棒與“U”形框架相互作用過(guò)程中增加的最大電勢(shì)能是1.5J．
點(diǎn)評(píng)：本題文字較多，題干較長(zhǎng)，要善于抓住有效信息，實(shí)質(zhì)是勻減速運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題．