如圖所示,在方向水平向右、大小為E=6×103 NC的勻強電場中有一個光滑的絕緣平面. 一根絕緣細(xì)繩兩端分別系有帶電滑塊甲和乙,甲的質(zhì)量為m1=2×10-4 kg,帶電量為q1=2×10-9 C,乙的質(zhì)量為m2=1×10-4 kg,帶電量為q2=-1×10-9 C. 開始時細(xì)繩處于拉直狀態(tài).由靜止釋放兩滑塊,t=3 s時細(xì)繩突然斷裂,不計滑塊間的庫侖力,試求∶

(1)細(xì)繩斷裂前,兩滑塊的加速度;

(2)在整個運動過程中,乙的電勢能增量的最大值;

(3)當(dāng)乙的電勢能增量為零時,甲與乙組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增量。

(1)繩斷前,對甲和乙整體分析有:(2分)

             (1分)

(2)當(dāng)乙向右運動的速度減為零時,乙的電勢能增量最大.    

繩斷前,乙的位移為:         (1分)

繩斷時,乙的速度為:              (1分)

繩斷后對乙:             (2分)

 乙減速運動的位移:          (1分)

由功能關(guān)系可得,乙的電勢能增量為:

(2分)

(3)法一:分析可知,當(dāng)乙回到出發(fā)點時,電場力對其做功為零,其電勢能增量為零;

設(shè)從繩斷至乙回到出發(fā)點用時為t1,則有:

          代入數(shù)據(jù)可解得     (2分)

此段時間內(nèi),甲加速運動的位移為x3,即

                 (1分)

                        (1分)

由功能關(guān)系可知,電場力做功使系統(tǒng)機(jī)械能增加,故機(jī)械能增量為

(2分)

法二:分析可知,當(dāng)乙回到出發(fā)點時,電場力對其做功為零,其電勢能增量為零;

設(shè)從繩斷至乙回到出發(fā)點用時為t1,則有:

          代入數(shù)據(jù)可解得

 此段時間內(nèi),甲加速運動的加速度為a1,即

        

末態(tài)時刻,甲、乙的速度分別為

故系統(tǒng)機(jī)械能增量為   


解析:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在方向水平向右、大小為E=6×103 N/C的勻強電場中有一個光滑的絕緣平面.一根絕緣細(xì)繩兩端分別系有帶電滑塊甲和乙,甲的質(zhì)量為m1=2×10-4 kg,帶電量為q1=2×10-9 C,乙的質(zhì)量為m2=1×10-4 kg,帶電量為q2=-1×10-9 C.開始時細(xì)繩處于拉直狀態(tài).由靜止釋放兩滑塊,t=3s時細(xì)繩突然斷裂,不計滑塊間的庫侖力,試求:
(1)細(xì)繩斷裂前,兩滑塊的加速度;
(2)在整個運動過程中,乙的電勢能增量的最大值;
(3)當(dāng)乙的電勢能增量為零時,甲與乙組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?昆明模擬)如圖所示,在方向水平的勻強電場中,一個不可伸長的不導(dǎo)電輕細(xì)線的一端連著一個質(zhì)量為m的帶電小球,另一端固定于O點,把小球拉直至細(xì)線與電場方向平行,然后無初速釋放,已知小球擺到最低點的另一側(cè),線與豎直方向的最大夾角為θ.求小球經(jīng)過最低點時細(xì)線對小球的拉力.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在方向水平向右的勻強電場中,一不可伸長的不導(dǎo)電細(xì)線的一端連著一個質(zhì)量為m的帶電小球,另一端固定于O點,當(dāng)小球靜止在B點時,細(xì)線與豎直方向夾角θ=30°問:
(1)小球帶電量多少?
(2)若將小球拉到A點使細(xì)線呈水平狀態(tài),當(dāng)小球無初速釋放后,從A到B過程,電場力對小球做功多少?
(3)小球過最低點C時,細(xì)線對小球拉力多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在方向水平向右的勻強電場中,一長為L的不可伸長的不導(dǎo)電細(xì)線的一端連著一個質(zhì)量為m的帶電量為q小球,另一端固定于O點,小球恰能靜止于電場中A點,OA連線與豎直向成θ角且θ=37°.現(xiàn)把小球拉起至細(xì)線成水平方向(如圖中虛線OB所示),然后無初速釋放.(取sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)勻強電場電場強度的大;
(2)細(xì)線到達(dá)豎直方向時細(xì)線對小球的拉力;
(3)小球經(jīng)過A點時的速度.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在方向水平向左的勻速電場中有一傾角為60°、高為H的固定絕緣斜面體,現(xiàn)將一質(zhì)量為m,帶正電且電荷量為q的小物塊(可視為質(zhì)點)從斜面體頂端由靜止釋放,已知重力加速度為g,勻強電場的電場強度大小為E=
3
mg
q
,不計空氣阻力( 。
A、小物塊將沿斜面下滑
B、小物塊將做曲線運動
C、小物塊到達(dá)地面時的速度大小為2
2gH
D、若其他條件不變,只增大電場強度,小物塊到達(dá)地面前的運動時間將增大

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