(14分)在长为2L的绝缘轻质细杆的两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B(可视为质点,也不考虑二者间的相互作用力),A球带正电、电荷量为+2q,B球带负电。电荷量为-3q。现把
◎ 题目
(14分)在长为2L的绝缘轻质细杆的两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B(可视为质点,也不考虑二者间的相互作用力),A球带正电、电荷量为+2q,B球带负电。电荷量为-3q。现把A和B组成的带电系统锁定在光滑绝缘的水平面上,并让A处于如图所示的有界匀强电场区域MPQN内。已知虚线MP是细杆的中垂线,MP和NQ的距离为4L,匀强电场的场强大小为E,方向水平向右。现取消对A、B的锁定,让它们从静止开始运动。(忽略小球运动中所产生的磁场造成的影响) (1)求小球A、B运动过程中的最大速度; (2)小球A、B能否回到原出发点?若不能,请说明理由;若能,请求出经过多长时间带电系统又回到原地发点。 (3)求运动过程中带电小球B电势能增加的最大值。 |
◎ 答案
(1)(2)(3) |
◎ 解析
试题分析:(1)带电系统锁定解除后,在水平方向上受到向右的电场力作用开始向右加速运动,当B进入电场区时,系统所受的电场力为A、B的合力,因方向向左,从而做减速运动,以后不管B有没有离开右边界,速度大小均比B刚进入时小,故在B刚进入电场时,系统具有最大速度。 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=2ma1 (1分) B刚进入电场时,系统的速度为vm,由 可得 (2分) (2)对带电系统进行分析,假设A能达到右边界,电场力对系统做功为W1 则 (2分) 故系统不能从右端滑出,即:当A刚滑到右边界时,速度刚好为零,接着反向向左加速。由运动的对称性可知,系统刚好能够回到原位置,此后系统又重复开始上述运动。 (2分) 设B从静止到刚进入电场的时间为t1,则 (1分) 设B进入电场后,系统的加速度为a2,由牛顿第二定律(1分) 显然,系统做匀减速运动,减速所需时间为t2,则有 (1分) 那么系统从开始运动到回到原出发点所需的时间为 (1分) (3)当带电系统速度第一次为零,即A恰好到达右边界NQ时,B克服电场力做的功最多,B增加的电势能最多,此时B的位置在PQ的中点处 (1分) 所以B电势能增加的最大值 (2分) 点评:本题关键是分析清楚两个小球系统的运动规律,然后根据牛顿第二定律、运动学公式和动能定理列式分析求解. |
◎ 知识点
专家分析,试题“(14分)在长为2L的绝缘轻质细杆的两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B(可视为质点,也不考虑二者间的相互作用力),A球带正电、电荷量为+2q,B球带负电。电荷量为-3q。现把…”主要考查了你对 【带电粒子在复合场中的运动】 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
- 相关内容
- 网友推荐
- 图文推荐
上一篇:如图甲所示,在一条电场线上有A、B两点,若从A点由静止释放一电子,假设电子仅受电场力作用,电子从A点运动到B点的速度-时间图像如图乙所示,则()A.电子在A、B两点受的电场
下一篇:两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结,置于场强为E的匀强电场中,小球1和2均带正电.电荷量分别为q1和q2(q1>q2).将细线拉直并使之与电场方向平行,如图所示,若将两小
零零教育社区:论坛热帖子
[家长教育] 妇产科专家告诉你:到底多大年龄,才算高龄产妇?不妨提前了解下 (2023-03-11) |
[高考] 2022 西安电子科技大学《软件工程》大作业答案 (2022-04-25) |
[家长教育] 孩子为什么会和父母感情疏离? (2019-07-14) |
[教师分享] 给远方姐姐的一封信 (2018-11-07) |
[教师分享] 伸缩门 (2018-11-07) |
[教师分享] 回家乡 (2018-11-07) |
[教师分享] 是风味也是人间 (2018-11-07) |
[教师分享] 一句格言的启示 (2018-11-07) |
[教师分享] 无规矩不成方圆 (2018-11-07) |
[教师分享] 第十届全国教育名家论坛有感(二) (2018-11-07) |