在动摩擦因数m=0.2的粗糙绝缘足够长的水平滑漕中,长为2L的绝缘轻质细杆两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B,如图为俯视图(槽两侧光滑)。A球的电荷量为+2q,B球的电荷量
◎ 题目
在动摩擦因数m=0.2的粗糙绝缘足够长的水平滑漕中,长为2L的绝缘轻质细杆两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B,如图为俯视图(槽两侧光滑)。A球的电荷量为+2q,B球的电荷量为-3q(均可视为质点,也不考虑两者间相互作用的库仑力)。现让A处于如图所示的有界匀强电场区域MPQN内,已知虚线MP恰位于细杆的中垂线,MP和NQ的距离为3L,匀强电场的场强大小为E=1.2mg/q,方向水平向右。释放带电系统,让A、B从静止开始运动(忽略小球运动中所产生的磁场造成的影响)。求: (1)小球B第一次到达电场边界MP所用的时间; (2)小球A第一次离开电场边界NQ时的速度大小 (3)带电系统运动过程中,B球电势能增加量的最大值。 |
◎ 答案
(1)(2)(3)x=0.1L |
◎ 解析
(1)带电系统开始运动后,先向右加速运动;当B进入电场区时,开始做减速运动。设B进入电场前的过程中,系统的加速度为a1, 由牛顿第二定律:2Eq-m2mg=2ma1 即 a1=g (2分) B刚进入电场时,由L=a1t12 可得 (2分) (2)当A刚滑到右边界时,电场力对系统做功为 W1=2Eq′2L+(—3Eq′L)=EqL 摩擦力对系统做功为W2=—=—0.8mmgL W总= EqL—0.8mgL="0.4" mgL 故A球从右端滑出。 (2分)。 设B从静止到刚进入电场的速度为v1, 由=2a1L 可得v1= (2分) 设B进入电场后,系统的加速度为a2,由牛顿第二定律 2Eq-3Eq-2mg=2ma2 a2=-0.8g (2分) 系统做匀减速运动,设小球A第一次离开电场边界NQ时的速度大小为v2; 由 —="2" a2L (2分) 可得 (2分) (3)当带电系统速度第一次为零,此时A已经到达右边界NQ外,B克服电场力做的功最多,B增加的电势能最多 (2分) 设此时A离右边界NQ的距离为x,由动能定理: 2Eq′2L— 3Eq′(L+x)—2L+x)=0 (2分) 可得x=0.1L 所以B电势能增加的最大值 DW1=3Eq′1.1L=3.3EqL =3.96mgL (2分) |
◎ 知识点
专家分析,试题“在动摩擦因数m=0.2的粗糙绝缘足够长的水平滑漕中,长为2L的绝缘轻质细杆两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B,如图为俯视图(槽两侧光滑)。A球的电荷量为+2q,B球的电荷量…”主要考查了你对 【带电粒子在电场中的加速】 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:如图,直线上有o、a、b、c四点,ab间的距离与bc间的距离相等。在o点处有固定点电荷,已知b点电势高于c点电势。若一带负电电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点,再从
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