真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块,开始时滑块静止。若在滑块所在空间加一水平匀强电场E1,持续一段时间后立刻换成与E1相反方向的匀强电场E2。当电场E2与电
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真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块,开始时滑块静止。若在滑块所在空间加一水平匀强电场E1,持续一段时间后立刻换成与E1相反方向的匀强电场E2。当电场E2与电
题型:不详
难度:
来源:
真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块,开始时滑块静止。若在滑块所在空间加一水平匀强电场
E
1
,持续一段时间后立刻换成与
E
1
相反方向的匀强电场
E
2
。当电场
E
2
与电场
E
1
持续时间相同时,滑块恰好回到初始位置,且具有动能
E
K
。在上述过程中,
E
1
对滑块的电场力做功为
W
1
,冲量大小为
I
1
;
E
2
对滑块的电场力做功为
W
2
,冲量大小为
I
2
。则 ( )
A.
I
1
=
I
2
B.4
I
1
=
I
2
C.
W
1
=0.25
E
k
,
W
2
="0.75"
E
k
D.
W
1
=0.20
E
k
,
W
2
="0.80"
E
k
答案
C
解析
根据题目给条件,构建如下的物理情景(假设滑块带正电,若滑块带负电,分析方法相同),如图答1所示。根据物理情景,本题属于求解恒力做功和恒力冲量的问题。一般有两种方法:一是利用功的定义和冲量的定义求解——需先求得两个过程中的电场强度,继而求得两个过程的电场力,即可求得功和冲量;二是利用动能定理和动量定理求解,除了需先求得以上的物理量之外,还需求得两个过程的末速度。
解法一:用力和运动的观点
前
t
内:小滑块做匀加速直线运动
,
,
;
后
t
内:小滑块做类竖直上抛运动,则根据题意有:
,
解以上各式可得:
所以,所受电场力冲量的大小
电场力所做的功
又
可解得:
,
正确选项为C
解法二: 用动能和动量的观点
设前、后两过程的末速度大小为
和
,位移大小为s,根据动能定理和动量定理有:
前t内:
后t内:
解以上四式得:
(以下同解法一)
解法三:用运动学公式和动量定理与动能定理
设前、后两过程的末速度大小为
和
,由题意可知,前后两个过程的平均速度大小相等,则:
,于是可得:
根据动量定理可得:
,
根据动能定理得:
,
(以下解法同解法一)
解法四:用图象法和动量定理与动能定理
画出小滑块的
v
-
t
图象(如图答2所示),由题意知物体总位移为零,则面积:
又在后t时间内加速度相等,于是斜率:
由以上二式可解得:
(以下解法同解法三)
命题思路: (1)本题考查电场力作用下的力和运动问题、冲量、动量定理、动能定理、电场力做功的特点及计算等知识,同时考查分析能力和综合应用知识的能力。解题的关键是明确带电滑块运动的物理过程,画出过程图;(2)比较以上四种解法,侧重点不一样,有的简单、有的巧妙,各有特色;(3)通过该题的求解,说明物理基础知识的重要性。因此,学习时不但要注重重点知识和主干知识,更要掌握基础知识。
举一反三
在绝缘水平面上放一质量
m
=2.0×10
-3
kg的带电滑块
A
,所带电荷量
q
=1.0×10
-7
C.在滑块
A
的左边
l
=0.3m处放置一个不带电的绝缘滑块
B
,质量
M
=4.0×10
-3
kg,
B
与一端连在竖直墙壁上的轻弹簧接触(不连接)且弹簧处于自然状态,弹簧原长
S
=0.05m.如图所示,在水平面上方空间加一水平向左的匀强电场,电场强度的大小为
E
=4.0×10
5
N/C,滑块
A
由静止释放后向左滑动并与滑块
B
发生碰撞,设碰撞时间极短,碰撞后两滑块结合在一起共同运动并一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内),此时弹性势能
E
0
=3.2×10
-3
J,两滑块始终没有分开,两滑块的体积大小不计,与水平面间的动摩擦因数均为
μ
=0.5,
g
取10m/s
2
.求:
(1)两滑块碰撞后刚结合在一起的共同速度
v
;
(2)两滑块被弹簧弹开后距竖直墙壁的最大距离
s
.
题型:不详
难度:
|
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)在如图所示的
xOy
平面内(
y
轴的正方向竖直向上)存在着水平向右的匀强电场,有一带正电的小球自坐标原点
O
沿
y
轴正方向竖直向上抛出,它的初动能为5J,不计空气阻力,当它上升到最高点
M
时,它的动能为4J,求:
(1)试分析说明带电小球被抛出后沿竖直方向和水平方向分别做什么运动?
(2)若带电小球落回到
x
轴上的
P
点,在图 中标出P点的位置;
(3)求带电小球到达
P
点时的动能。
题型:不详
难度:
|
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如图所示,平行实线代表电场线,方向未知,带电量为1×10
-
2
C的正电荷在电场中只受电场力作用.该电荷由
A
点运动到
B
点,动能损失了0.1J,若A点电势为10V,则( )
A.
B
点的电势为零
B.电场线方向向左
C.电荷运动的轨迹可能是图中曲线①
D.电荷运动的轨迹可能是图中曲线②
题型:不详
难度:
|
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距无限大金属板正前方L处,有正点电荷q,金属板接地.求距金属板d处a点的场强E(点电荷q与a连线垂直于金属板)。
题型:不详
难度:
|
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(20分)如图1所示,为利用光敏电阻检测传送带上物品分布从而了解生产线运行是否运行正常的仪器。期中
A
是发光仪器,
B
是一端留有小孔用绝缘材料封装的光敏电阻。当传送带上没有物品挡住由
A
射向
B
的光信号时,光敏电阻阻值为
R
1
=50Ω;当传送带上有物品挡住由
A
射向
B
的光信号时,光敏电阻阻值为
R
2
=150Ω。固定电阻
R
3
=45Ω。
C
为平行板电容器,虚线与两极板间距相等,极板长
L
1
=8.0×10
-2m
,两极板的间距
d
=1.0×10
-2m
。
D
为屏,与极板垂直,
D
到极板的距离
L
2
=0.16m,屏上贴有用特殊材料做成的记录纸,当电子打在记录纸上时会留下黑点,工作时屏沿着图示方向匀速运动。有一细电阻束沿图中虚线以速度
v
0
=8.0×10
6
m/s连续不断地射入电容
C
,
v
0
延长线与屏交点为
O
。图2为一段记录纸。
已知电子电量
e
=1.6×10
-19C
,电子质量
m
=9×10
-31kg
。忽略细光束的宽度、电容器的充电放点时间及电子所受的重力。求:电源的电动势
E
和内阻
r
。
题型:不详
难度:
|
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