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如图所示,虚线左侧存在非匀强电场,MO是电场中的某条电场线,方向水平向右,长直光滑绝缘细杆CD沿该电场线放置。质量为m1、电量为+q1的A球和质量为m2、电量为+q2的B球穿过细

网友投稿  2022-11-05 00:00:00  互联网

◎ 题目

如图所示,虚线左侧存在非匀强电场,MO是电场中的某条电场线,方向水平向右,长直光滑绝缘细杆CD沿该电场线放置。质量为m1、电量为+q1的A球和质量为m2、电量为+q2的B球穿过细杆(均可视为点电荷)。当t=0时A在O点获得向左的初速度v0,同时B在O点右侧某处获得向左的初速度v1,且v1>v0。结果发现,在B向O点靠近过程中,A始终向左做匀速运动。当t=t0时B到达O点(未进入非匀强电场区域),A运动到P点(图中未画出),此时两球间距离最小。静电力常量为k。

(1)求0~t0时间内A对B球做的功;
(2)求杆所在直线上场强的最大值;
(3)某同学计算出0~t0时间内A对B球做的功W1后,用下列方法计算非匀强电场PO两点间电势差:
设0~t0时间内B对A球做的功为W2,非匀强电场对A球做的功为W3
根据动能定理 W2+W3=0
又因为   W2=?W1
PO两点间电势差
请分析上述解法是否正确,并说明理由。

◎ 答案

(1)(2)(3)该同学的解法是错误的。因为B球向A球靠近的过程,虽然它们的作用力大小相等,但它们运动的位移不等,所以相互作用力所做的功W1、W2的大小不相等,即W2=?W1是错误的。

◎ 解析


试题分析:(1)B球运动过程中只受A球对它的库仑力作用,当它运动到0点时速度跟A球相同为v0。库仑力做的功即为B球动能增加量
    
(2)因为A球做匀速运动,t0时间内运动的位移 x=v0t0
此时的库仑力  
因为A球始终做匀速运动,所以非匀强电场对它的作用力与B球对它的库仑力相平衡。当B球到达O点时,两带电小球间的距离最小,库仑力最大。因此,电场对A的作用力也最大,电场强度也最大。
     
(3)该同学的解法是错误的。
因为B球向A球靠近的过程,虽然它们的作用力大小相等,但它们运动的位移不等,所以相互作用力所做的功W1、W2的大小不相等,即W2=?W1是错误的。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,虚线左侧存在非匀强电场,MO是电场中的某条电场线,方向水平向右,长直光滑绝缘细杆CD沿该电场线放置。质量为m1、电量为+q1的A球和质量为m2、电量为+q2的B球穿过细…”主要考查了你对  【动能定理】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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