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10.如圖(a)所示,在光滑絕緣水平面的AB區(qū)域內(nèi)存在水平向右的電場,場強(qiáng)E隨時(shí)間的變化如圖(b)所示.不帶電的絕緣小球P2靜止在O點(diǎn),t=0時(shí),帶正電的小球P1以速度v0從A點(diǎn)進(jìn)入AB區(qū)域,隨后與P2發(fā)生正碰后反彈,反彈速度大小是碰前的23倍,P1的質(zhì)量為m1,帶電量為q,P2的質(zhì)量m2=5m1,A、O間距為L0,O、B間距L=43L0(已知qE0m1=2v203L0,T=L0v0.)求:

(1)碰撞后小球P1向左運(yùn)動的最大距離
(2)碰撞后小球P1向左運(yùn)動所需時(shí)間;
(3)討論兩球能否在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞.

分析 (1)(2)P1從A到O的過程是勻速直線運(yùn)動,知道了AO的距離和P1速度,可求出P1從A到O所用的時(shí)間t,當(dāng)P1到達(dá)O點(diǎn)與P2碰撞,碰撞過程中符合動量守恒.又因條件中有T=L0v0,故碰后P1開始受到電場力的作用,向左做勻減速運(yùn)動,用運(yùn)動學(xué)公式和牛頓第二定律可求出P1向做運(yùn)動的最大位移和所需時(shí)間.
(3)討論兩球在OB區(qū)域能否再次發(fā)生碰撞,就是判斷從第一次碰撞開始,在4T的時(shí)間內(nèi),P1能否追上P2,此問利用假設(shè)法解答,假設(shè)能碰撞,可判斷此過程中兩球的位移相等.應(yīng)用運(yùn)動學(xué)公式驗(yàn)證假設(shè)成立.

解答 解:(1)小球P1到達(dá)O點(diǎn)的時(shí)間T=L0v0,與P2碰撞時(shí),電場剛好由零變?yōu)镋0,碰撞后,P1的速度:v1=23v0,在電場中,P1的加速度是:a=qE0m1,
在t1時(shí)間內(nèi),有電場,P1做勻減速運(yùn)動P1向左運(yùn)動的最大距離為:s=v212a=13L0;
(2)由動能定理:qE0s=12mv21=12m23v02s,
由動量定理:qE0t=mv1,
解得:t=T;
(3)系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,由動量守恒定律得:m1v0=m1v1+m2v2
解得P2的速度:v2=13v0,
P2從O點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)所需時(shí)間:t2=Lv2=4T,
在t2時(shí)間內(nèi),一直存在電場,則P1的位移:x1=v1t2+12at22=2L,
由于x1>L,故在OB之間P1與P2能再次碰撞;
答:(1)碰撞后小球P1向左運(yùn)動的最大距離為13L0
(2)碰撞后小球P1向左運(yùn)動所需時(shí)間為T;
(3)兩球能否在OB區(qū)間內(nèi)能再次發(fā)生碰撞.

點(diǎn)評 判斷兩球在O點(diǎn)碰撞后P1開始受電場力的作用是解決本題關(guān)鍵之一,碰撞過程動量守恒.分析判斷P1碰撞后在電場力的作用下如何運(yùn)動和追擊P2是解決本題的關(guān)鍵之二,還要判斷在追擊過程中,P1受到的電場力是否發(fā)生變化.教具追擊與相遇問題的關(guān)鍵是尋找相關(guān)聯(lián)的物理量,此題中位移關(guān)系成了相關(guān)聯(lián)的量.此題電場強(qiáng)度E隨時(shí)間的變化改成到3T時(shí)電場消失,第二問又應(yīng)如何解答呢?

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

2.某同學(xué)在做平拋實(shí)驗(yàn)時(shí),未記下槽的末端點(diǎn)的位置,記下了重錘線方向y,只描出圖所示的一段軌跡,軌跡上A、B兩點(diǎn)到Y(jié)軸的距離分別為xl、x2,A、B兩點(diǎn)的豎直距離為h,則小球平拋速度v0=g2hx22x12

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.如圖所示,a為一電荷量為q=1.0×10-5C的正點(diǎn)電荷,b為一原來不帶電的導(dǎo)體,c、d為導(dǎo)體b內(nèi)的兩點(diǎn),這兩點(diǎn)到點(diǎn)電荷a的距離都等于10cm,當(dāng)導(dǎo)體b處于靜電平衡狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在c點(diǎn)和d點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小分別為Ec=9×106N/C,Ed=9×106N/C.請?jiān)趫D中畫出感應(yīng)電荷在c、d兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的方向.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

20.一質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動,t=0時(shí),位于坐標(biāo)原點(diǎn),如圖為質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動的速度-時(shí)間圖象.由圖可知:
(1)該質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式是x=-4t+0.2t2
(2)在0-10s的運(yùn)動方向沿著負(fù)方向,位移為-20m,在10-20s的運(yùn)動方向沿著正方向,位移為20m,在0-20s的位移為0m,在0-20s的路程為40m.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.在《用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度》實(shí)驗(yàn)中,
(1)需要的器材有:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、長木板、復(fù)寫紙片、6v低壓交變電源、紙帶、刻度尺、導(dǎo)線.
(2)下列說法正確的是B
A.拖動紙帶的同時(shí),閉合電源開關(guān)
B.先閉合電源開關(guān),讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作時(shí),拖動紙帶
C.紙帶上的打點(diǎn)密集說明紙帶運(yùn)動速度較大
D.利用打出的紙帶可以準(zhǔn)確的求出打下某些點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動的瞬時(shí)速度
(3)某同學(xué)拖動紙帶運(yùn)動,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn),處理時(shí)每隔1個(gè)點(diǎn)取一個(gè)記數(shù)點(diǎn),標(biāo)上字母A、B、C、D、E、F.

如圖1所示,某同學(xué)用mm刻度尺進(jìn)行測量,請幫忙讀出B、C、D、E、F在刻度尺上的位置,填到表中:
計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEF
單位(cm)
由讀出數(shù)據(jù)可計(jì)算出打下AF段紙帶時(shí)小車的平均速度為4.05 m/s.
(4)若認(rèn)為一段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度就是這段時(shí)間內(nèi)的平均速度,則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)小車的速度VC=4.388m/s,小車從C點(diǎn)運(yùn)動D點(diǎn)過程中的加速度a=1.00m/s2
(5)在如圖2所給坐標(biāo)紙上建好坐標(biāo),作出紙帶運(yùn)動的打下B至E點(diǎn)的速度-時(shí)間圖象(即v-t圖象)(從打下A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)).

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

15.短跑運(yùn)動員在100米賽跑中,10末到達(dá)終點(diǎn)的速度是10.2m/s,則運(yùn)動員在100米競賽中的平均速度是10m/s.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.如圖所示,質(zhì)量相同的木塊A、B用輕質(zhì)彈簧連接,靜止在光滑的水平面上,此時(shí)彈簧處于自然狀態(tài).現(xiàn)用水平恒力F推A,則從力F開始作用到彈簧第一次被壓縮到最短的過程中( �。�
A.彈簧壓縮到最短時(shí),兩物塊的速度相同
B.彈簧壓縮到最短時(shí),兩物塊的加速度相同
C.兩木塊速度相同時(shí),加速度aA>aB
D.兩木塊加速度相同時(shí),速度vA>vB

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

19.有的半導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而迅速減小如熱敏電阻;有的半導(dǎo)體在光照射下,其阻值會大大減小如光敏電阻.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

20.某同學(xué)在做研究平拋物體運(yùn)動規(guī)律的實(shí)驗(yàn)時(shí)得到了如圖所示的小球的運(yùn)動軌跡,A、B、C三點(diǎn)的位置在運(yùn)動軌跡上已標(biāo)出.其中A點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,0),g=10m/s2,則
(1)A點(diǎn)不是(選填“是”或“不是”)小球做平拋運(yùn)動的拋出點(diǎn);
(2)小球開始作平拋運(yùn)動的初速度大小為2m/s,小球運(yùn)動到B位置時(shí)的速度大小為22m/s.

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同步練習(xí)冊答案