(2).(9分)如图所示,在光滑绝缘水 平面上有两个带电小球、,质量分别为3m和m,小球带正电q,小球带负电-2q,开始时两小球相距s0,小球有一个水平向右的初
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(2).(9分)如图所示,在光滑绝缘水 平面上有两个带电小球、,质量分别为3m和m,小球带正电q,小球带负电-2q,开始时两小球相距s0,小球有一个水平向右的初
题型:不详
难度:
来源:
(2).(9分)如图所示,在光滑绝缘水 平面上有两个带电小球
、
,质量分别为3m和m,小球
带正电q,小球
带负电-2q,开始时两小球相距s
0
,小球
有一个水平向右的初速度v
0
,小球
的初速度为零,若取初始状态下两小球构成的系统的电势能为零,试证明:当两小球的速度相同时系统的电势能最大,并求出该最大值;
答案
解析
试题分析:(1)由于两小球构成的系统合外力为零,设某状态下两小球的速度分别为
和
,由动量守恒定律得
(1) (2分)
所以,系统的动能减小量为
(2) (2分)
由于系统运动过程中只有电场力做功,所以系统的动能与电势能之和守恒,考虑到系统初状态下电势能为零,故该状态下的电势能可表为
(3) (1分)
联立(1)、(3)两式,得
(4)(1分)
由(4)式得:当
(5) (1分)
时,系统的电势能取得最大值,而将(5)式代入(1)式,得
(6)(1分)
即当两小球速度相同时系统的电势能最大,最大值为
(7) (1分)
举一反三
质量为2 kg的小物体从高为3 m、长为6 m的固定斜面顶端由静止开始下滑,如图所示,滑到底端时速度为6 m/s,取g="10" m/s
2
.则物体在斜面上下滑到底端的过程中( )
A.重力对物体做功120 J
B.物体克服摩擦力做功24 J
C.合力对物体做功60 J
D.物体的重力势能增加60 J
题型:不详
难度:
|
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运输人员要把质量为
,体积较小的木箱拉上汽车。现将长为L的木板搭在汽车尾部与地面间,构成一固定斜面,然后把木箱沿斜面拉上汽车。斜面与水平地面成30
o
角,拉力与斜面平行。木箱与斜面间的动摩擦因数为
,重力加速度为g。则将木箱运上汽车,拉力至少做功
A.mgL
B.
C.
D.
题型:不详
难度:
|
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如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直,磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度
。在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力。
(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹力势能为
,则这一过程中安培力所做的功W
1
和电阻R上产生的焦耳热Q
1
分别为多少?
(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?
题型:不详
难度:
|
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在离地高为H处以某一初速度竖直向下抛一个小球,若与地面碰撞的过程,无机械能损失,且不计空气阻力,要使球反弹到离地最大高度为2H处,则初速度应该为( )
A.
B.
C.
D.
题型:不详
难度:
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如图所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧直立于地面上,上面放一个质量为m的带正电的小球,小球与弹簧不连接.现将小球向下压到某位置后由静止释放,若小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力和电场力对小球做功的大小分别为W
1
和W
2
,小球离开弹簧时速度为v,不计空气阻力,则上述过程中
A.带电小球电势能增加W
2
B.弹簧弹性势能最大值为W
1
+
mv
2
C.弹簧弹性势能减少量为W
2
+W
1
D.带电小球和弹簧组成的系统机械能增加W
2
题型:不详
难度:
|
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