(22分)如图(a)所示,倾角θ=30(的光滑固定斜杆底端固定一电量为Q=2×10-4C的正点电荷,将一带正电小球(可视为点电荷)从斜杆的底端(但与Q未接触)静止释放,小球沿斜杆向上滑动过
◎ 题目
(22分)如图(a)所示,倾角θ=30(的光滑固定斜杆底端固定一电量为Q=2×10-4C的正点电荷,将一带正电小球(可视为点电荷)从斜杆的底端(但与Q未接触)静止释放,小球沿斜杆向上滑动过程中能量随位移的变化图像如图(b)所示,其中线1为重力势能随位移变化图像,线2为动能随位移变化图像。(g=10m/s2,静电力恒量K=9×109N·m2/C2)则: (1)描述小球向上运动过程中的速度与加速度的大小变化情况; (2)求小球的质量m和电量q; (3)斜杆底端至小球速度最大处由底端正点电荷形成的电场的电势差U; (4)在图(b)中画出小球的电势能( 随位移s变化的图线。(取杆上离底端3m处为电势零点) |
◎ 答案
(1)先沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零。(2)m=4kg 1.11×10-5C (3)4.2×106V (4)如图所示 |
◎ 解析
试题分析: 解:(1)先沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零。 (2分) (2)由线1可得EP=mgh=mgssinθ, (2分) 斜率k=20=mgsin30( (2分) , 所以m=4kg (1分) 当达到最大速度时带电小球受力平衡mgsinθ=kqQ/s02, (2分) 由线2可得s0=1m, (2分) 得q=mgs02sinθ/kQ=1.11×10-5C (2分) (3)由线2可得当带电小球运动至1m处动能最大为27J。 (2分) 根据动能定理WG+W电=(Ek -mgh+qU=Ekm-0 (2分) 代入数据得U=4.2×106V (2分) (4)右图中线3即为小球电势能ε随位移s变化的图线 (3分) |
◎ 知识点
专家分析,试题“(22分)如图(a)所示,倾角θ=30(的光滑固定斜杆底端固定一电量为Q=2×10-4C的正点电荷,将一带正电小球(可视为点电荷)从斜杆的底端(但与Q未接触)静止释放,小球沿斜杆向上滑动过…”主要考查了你对 【功能关系】 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。- 最新内容
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下一篇:(9分)如图所示,三块平行薄金属板a、b、c等间距竖直放置,板间距离为d,b板中央有一小孔,a、c板与大地相连,b板电势为o(o>O)。一电子以b板所在位置为中心在水平方向做周
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