如图所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为2L,分别带有等量的正、负电荷,在两板间形电场强度大小为E匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响
◎ 题目
如图所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为2L,分别带有等量的正、负电荷,在两板间形电场强度大小为E匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔中有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为m,电荷量为q(q>0)的小球(可视为质点),在外力作用下静止在轨道的中点P处。一自然长度为L的轻弹簧左端固定在距A板左侧L处挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q。撤去外力释放带电小球,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔后(不与金属板A接触)与薄板Q一起压缩弹簧,由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与Q接触过程中不损失机械能。小球从接触Q开始,经过一段时间第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回。由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开Q瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与Q接触时小球电荷量的(k>l)。求: (1)弹簧第一次压缩到最左边时的弹性势能; (2)小球在与B板相碰之前,最多能与薄板Q碰撞多少次; (3)设A板的电势为零,当k=2,且小孔右侧的轨道粗糙与带电小球间的滑动摩擦力时,求带电小球初、末状态的电势能变化量。 |
◎ 答案
解:(1)当P由静止开始释放到弹簧第一次压缩到最左边的过程中,根据能的转化和守恒定律可得弹性势能: (2)分析知,小球每次离开Q时的速度大小相同,等于小球第一次与Q接触时速度大小v,根据动能定理可得: 设小球与薄板Q碰撞n次后恰好向右运动到B板,则: 小球与薄板Q碰撞n次后向右运动从与Q分离到恰好到达B板的过程中,根据动能定理可得: 由以上几式可得:(或取的整数) (3)设小球第1次弹回两板间后向右运动最远距A板的距离为L1,则: 设小球第2次弹回两板间后向右运动最远距A板的距离为L2,则: 而此时电场力:,即带电小球可保持静止 所以带电小球初、末状态的电势能变化量: |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为2L,分别带有等量的正、负电荷,在两板间形电场强度大小为E匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响…”主要考查了你对 【动能定理】,【能量转化与守恒定律】,【电势能】,【电场力的功】 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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上一篇:如图所示,绝缘杆长L,两端分别带有等量异种电荷,电荷量为Q,处在场强为E的匀强电场中,杆与电场线夹角α=60°。若使杆沿顺时针转过60°(以杆上某一点为圆心转动)。则下述正确
下一篇:如图所示,真空中存在范围足够大的匀强电场,A、B为匀强电场的两个等势面。现有三个完全相同的带等量正电荷的小球a、b、c,从等势面A上的某点同时以相同速率v0向不同方向开始
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