如图所示,在真空中的竖直平面内,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B,A球的电荷量为+4q,B球的电荷量为-3q,组成一带电系统.虚线MN与PQ平行且相距3L,开始

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,在真空中的竖直平面内,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B,A球的电荷量为+4q,B球的电荷量为-3q,组成一带电系统.虚线MN与PQ平行且相距3L,开始时PQ恰为杆的中垂线.在MN与PQ间加竖直向上的匀强电场,恰能使带电系统静止不动.现使电场强度突然加倍(已知当地重力加速度为g),求:
(1)B球刚进入电场时的速度v1的大小;
(2)B球的最大位移及从开始静止到最大位移处B球电势能的变化量;
(3)带电系统运动的周期T.
魔方格

◎ 答案


(1)设带电系统静止时电场强度为E,则有2mg=4qE,解得E=
mg
2q
    ①
  电场强度加倍后,系统从开始静止到B进入电场,根据动能定理有
    (2E×4q-2mg)L=
1
2
×2m
v21
    ②
  联立①②得B球刚进入电场时的速度v1=

2gL

(2)设B球在电场中的最大位移为s,经分析知A球向上越过了MN,
根据动能定理得
  对整个过程:2E?4q?2L-2E?3q?s-2mg(s+L)=0
  解得s=1.2L  
 故B球的最大位移s=2.2L
 电场力对B球做功W=-2E?3q?1.2L=-3.6mgL
 所以B球电势能增加3.6mgL
(3)带电系统向上运动分为三阶段:
第一阶段匀加速运动,根据牛顿第二定律有
   a1=
8qE-2mg
2m
=g
,运动时间t1=
v1
a1
=

2L
g

第二阶段匀减速运动,同理可得a2=
2mg+6qE-8qE
2m
=
g
2

   设A球出电场时速度为v2,根据运动学公式有:v22-v12=-2a2L,
   解得v2=

gL
t2=
v2-v1
a2
=2(
 1/3    1 2 3 下一页 尾页
  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐

2
如图所示,一质量为m、带电量为q的物体处于场强按E=E0-kt(E0、k均为大于零的常数,取水平向左为正方向)变化的电场中,物体与竖直墙壁间动摩擦因数为μ,当t=0时刻物体处于静止
如图所示,一质量为m、带电量
酒后驾驶会导致许多安全隐患,是因为驾驶员的反应时间变长,反应时间是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间.下表中“思考距离”是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间内汽车行
酒后驾驶会导致许多安全隐患
如图所示,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中,下列传述正确的是()A.小球的速度一直减小B.小球的加速度先减小后增大C.小球的加
如图所示,小球从高处下落到
如图所示,一个质量m=20kg的物体放在光滑水平地面上.对物体施加一个F=10N的水平拉力,使物体由静止开始做匀加速直线运动.求:(1)物体在4.0s时间内的位移大小;(2)拉力F在4.
如图所示,一个质量m=20kg的
如图,纸面内有E、F、G三点,∠GEF=30°,∠EFG=135°.空间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.先使带有电荷量为q(q>0)的点电荷a在纸面内垂直于EF从F点射出,
如图,纸面内有E、F、G三点,