(22分)如圖(a)所示,傾角θ=30(的光滑固定斜桿底端固定一電量為Q=2×10-4C的正點(diǎn)電荷,將一帶正電小球(可視為點(diǎn)電荷)從斜桿的底端(但與Q未接觸)靜止釋放,小球沿斜桿向上滑動過程中能量隨位移的變化圖像如圖(b)所示,其中線1為重力勢能隨位移變化圖像,線2為動能隨位移變化圖像。(g=10m/s2,靜電力恒量K=9×109N·m2/C2)則: 

(1)描述小球向上運(yùn)動過程中的速度與加速度的大小變化情況;
(2)求小球的質(zhì)量m和電量q;
(3)斜桿底端至小球速度最大處由底端正點(diǎn)電荷形成的電場的電勢差U;
(4)在圖(b)中畫出小球的電勢能( 隨位移s變化的圖線。(取桿上離底端3m處為電勢零點(diǎn))
(1)先沿斜面向上做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,再沿斜面向上做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動,直至速度為零。(2)m=4kg  1.11×10-5C (3)4.2×106V (4)如圖所示

試題分析:

解:(1)先沿斜面向上做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,再沿斜面向上做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動,直至速度為零。  (2分)
(2)由線1可得EP=mgh=mgssinθ, (2分)
斜率k=20=mgsin30(   (2分) ,    所以m=4kg (1分)
當(dāng)達(dá)到最大速度時帶電小球受力平衡mgsinθ=kqQ/s02,  (2分)
由線2可得s0=1m,   (2分)
得q=mgs02sinθ/kQ=1.11×10-5C   (2分)
(3)由線2可得當(dāng)帶電小球運(yùn)動至1m處動能最大為27J。           (2分)
根據(jù)動能定理WG+W=(Ek
-mgh+qU=Ekm-0     (2分)
代入數(shù)據(jù)得U=4.2×106V (2分)
(4)右圖中線3即為小球電勢能ε隨位移s變化的圖線               (3分)
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,一質(zhì)量m1=0.45kg的平頂小車靜止在光滑的水平軌道上。車頂右端放一質(zhì)量m2 =0.4 kg的小物體,小物體可視為質(zhì)點(diǎn)。現(xiàn)有一質(zhì)量m0 =0.05 kg的子彈以水平速度v0 ="100" m/s射中小車左端,并留在車中,已知子彈與車相互作用時間極短,小物體與車間的動摩擦因數(shù)為=0.5,最終小物體以5 m/s的速度離開小車。g取10 m/s2。求:

①子彈從射入小車到相對小車靜止的過程中對小車的沖量大小。
②小車的長度。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

從地面上方同一位置分別水平拋出兩個質(zhì)量分別為m和2m的小物體,拋出速度大小分別
為2v和v,不計空氣阻力,則以下說法不正確的是
A.落地時重力做功的瞬時功率不相同
B.從拋出到落地速度的增量不相同
C.從拋出到落地動能的增量不相同
D.從拋出到落地重力的平均功率不相同

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,光滑水平桌面上有一質(zhì)量為m的物塊,桌面右下方有半徑為R的光滑圓弧形軌道,圓弧所對應(yīng)的圓心角為2θ,軌道左右兩端點(diǎn)A、B等高,左端A與桌面的右端的高度差為H.已知物塊在一向右的水平拉力作用下沿桌面由靜止滑動,撤去拉力后物塊離開桌面,落到軌道左端時其速度方向與軌道相切,隨后沿軌道滑動,若軌道始終與地面保持靜止(重力加速度為g).

求:(1)拉力對物塊做的功;
(2)物塊滑到軌道最低點(diǎn)時受到的支持力大。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,輕質(zhì)彈簧的一端與固定的豎直板P拴接,另一端與物體A相連,物體A靜止于光滑水平桌面上,右端接一細(xì)線,細(xì)線繞過光滑的輕質(zhì)定滑輪與物體B相連。開始時用手托住B,讓細(xì)線恰好伸直,然后由靜止釋放B,直至B獲得最大速度。下列有關(guān)該過程的分析不正確的是(  )  
A.B物體的機(jī)械能一直減小
B.B物體的動能的增加量等于它所受重力與拉力做的功之和
C.B物體機(jī)械能的減少量等于彈簧的彈性勢能的增加量
D.細(xì)線拉力對A做的功等于A物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)如圖所示,在光滑水平地面上,有一質(zhì)量的平板小車,小車的右端有一固定的豎直擋板,擋板上固定一輕質(zhì)細(xì)彈簧.位于小車上A點(diǎn)處的質(zhì)量為的木塊(視為質(zhì)點(diǎn))與彈簧的左端相接觸但不連接,此時彈簧與木塊間無相互作用力。木塊與A點(diǎn)左側(cè)的車面之間有摩擦,與A點(diǎn)右側(cè)的車面之間的摩擦可忽略不計.現(xiàn)小車與木塊一起以的初速度向右運(yùn)動,小車將與其右側(cè)的豎直墻壁發(fā)生碰撞,已知碰撞時間極短,碰撞后小車以的速度水平向左運(yùn)動,取

(i)求小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中小車動量變化量的大;
(ii)若彈簧始終處于彈性限度內(nèi),求小車撞墻后與木塊相對靜止時的速度大小和彈簧的最大彈性勢能;

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

有一電荷q=3×10-6C,從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做功為6×10-4J,從B點(diǎn)移到C點(diǎn)克服電場力做功4×10-4 J,在A、B、C三點(diǎn)中,電勢最高的點(diǎn)和電勢最低的點(diǎn)分別是(   )
A.B點(diǎn)和A點(diǎn)          B. B點(diǎn)和C點(diǎn)
C.A點(diǎn)和B點(diǎn)       D.A點(diǎn)和C點(diǎn)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

質(zhì)量為m的皮球,與地面碰撞機(jī)械能總是損失20%,現(xiàn)將該球從高為h處豎直向下拋出,要使它反彈到h高處,不計空氣阻力,則人至少應(yīng)對皮球做功(    )
A.mghB.mgh C.mgh D.mgh

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

在如圖所示的勻強(qiáng)電場中,沿電場線方向有A、B兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)間的距離d=0.10 m。一個電荷量C的點(diǎn)電荷所受電場力的大小N。求:

(1)電場強(qiáng)度E的大。
(2)A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB
(3)將該點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn)的過程中,電場力所做的功W。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案