如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板.有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止.若某一时刻在金属板A
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如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板.有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止.若某一时刻在金属板A
题型:浙江
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如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板.有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止.若某一时刻在金属板A、B间加一电压U
AB
=-
3μmgd
2q
,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为-
1
2
q,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回.已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为μ,若不计小物块电量对电场的影响和碰撞时间.则
(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少?
(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?
答案
(1)加电压后,由于U
AB
是负值,所以B极板电势高于A板,电场强度的方向是水平向左.
小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动.电场强度为E=
U
d
=
3μmg
2q
;
小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为 F
合
=qE-μmg=
3μmg
2
-μmg=
1
2
μmg;
故小物块运动的加速度为a=
F合
m
=
1
2
μg
设小物块与A板相碰时的速度为v
1
,由 v
1
2
-0
=2a
1
l
解得:v
1
=
μgl
(2)小物块与A板相碰后以v
1
大小相等的速度反弹,因为电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变,小物块所受的合外力大小为
合
=μmg-
qE
2
=
μmg
4
加速度大小为a
2
=
F合
m
=
μg
4
设小物块碰后到停止的时间为 t,注意到末速度为零,有 0-v
1
=-a
2
t
解得:t=
v1
a2
=4
1
μg
设小物块碰后停止时距离为x,注意到末速度为零,有 0-v
1
2
=-2a
2
x
则 x=
v2
2a2
=2l 或距离B板为 d=2l
答:(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是
μgl
;
(2)小物块碰撞后经过4
1
μg
停止运动,停在2l处或距离B板为2l.
举一反三
在真空中上、下两个区域均为竖直向下的匀强电场,其电场线分布如图所示,有一带负电的微粒,从上边区域沿一条电场线以速度v
0
匀速下落,并进入下边区域(该区域的电场足够广),在如图所示的速度--时间图象中,符合粒子在电场内运动情况的是( )
A.
B.
C.
D.
题型:不详
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m
.求:
(1)金属棒开始运动时的加速度大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)金属棒沿导轨下滑距离为s的过程中,电阻R上产生的电热.
题型:南通三模
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如图所示,在水平桌面上放有长木板C,C上右端是固定挡板P,在C上左端和中点处各放有小物块A和B,A、B的尺寸以及P的厚度皆可忽略不计,A、B之间和B、P之间的距离皆为L.设木板C与桌面之间无摩擦,A、C之间和B、C之间的静摩擦因数及滑动摩擦因数均为μ;A、B、C(连同挡板P)的质量相同.开始时,B和C静止,A以某一初速度向右运动.试问下列情况是否能发生?要求定量求出能发生这些情况时物块A的初速度V
0
应满足的条件,或定量说明不能发生的理由.
(1)物块A与B发生碰撞;
(2)物块A与B发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B与挡板P发生碰撞;
(3)物块B与挡板P发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B与A在木板C上再发生碰撞;
(4)物块A从木板C上掉下来;
(5)物块B从木板C上掉下来.
题型:不详
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如图所示,光滑的平行导轨倾角为θ,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源.电路中有一阻值为R的电阻,其余电阻不计,将质量为m、长为L的导体棒由静止释放,求导体棒在释放瞬间的加速度的大小.
题型:不详
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A.滑块受到的摩擦力不变
B.滑块到达地面时的动能与B的大小无关
C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下
D.B很大时,滑块可能静止于斜面上
题型:广东
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