【題目】如圖所示,一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d,極板分別與一電動(dòng)勢(shì)為U的電源兩極相連,上極板中心有一小孔M(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì)).小孔正上方d處的P點(diǎn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,該粒子從靜止開始下落,經(jīng)過小孔M進(jìn)入電容器,并恰好在下極板中心的小孔N處(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì))返回。(忽略極板外電場(chǎng)的影響)。

(1)求粒子從P點(diǎn)到小孔N處的時(shí)間t;

(2)①若將下極板向上平移d/3,則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子,粒子能否返回,若能返回請(qǐng)計(jì)算將在距上極板多遠(yuǎn)處開始返回,若不能說明理由。

②若將上極板向上平移d/3,則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子,粒子能否返回,若能返回請(qǐng)計(jì)算將在距上極板多遠(yuǎn)處開始返回,若不能說明理由。

【答案】(1) (2) ①?gòu)木嗌蠘O板處返回②從距上極板處返回

【解析】

粒子先做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,對(duì)全過程利用動(dòng)量定理和動(dòng)能定理列式求出粒子從P點(diǎn)到小孔N處的時(shí)間;將下極板向上平移或?qū)⑸蠘O板向上平移時(shí),根據(jù)動(dòng)能定理,結(jié)合電勢(shì)差大小與d的關(guān)系,求出粒子返回時(shí)的位置,然后進(jìn)行分析;

(1)設(shè)粒子自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0

則有

解得:

由動(dòng)量定理對(duì)全程列式得:

由動(dòng)能定理對(duì)全程列式得:

解得;

(2)①將下極板向上平移時(shí),假設(shè)粒子能從極板間返回,且在極板間運(yùn)動(dòng)至距上極板x 處開始返回

由動(dòng)能定理得:

解得:

假設(shè)正確,從距上極板處返回

將上極板向上平移時(shí),假設(shè)粒子能從極板間返回,且在極板間運(yùn)動(dòng)至距上極板y處開始返回

由動(dòng)能定理得:

解得:

假設(shè)正確,從距上極板處返回

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)利用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時(shí)間的變化。物塊放在桌面上,細(xì)繩的一端與物塊相連,另一端跨過滑輪掛上鉤碼。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端,所用交流電源頻率為50 Hz。紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在物塊上。啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,釋放物塊,物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖(b)所示(圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng);卮鹣铝袉栴}:

(1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),物塊的速度大小為_______m/s。在打出D點(diǎn)時(shí),物塊的速度大小為_______m/s;(保留兩位有效數(shù)字)

(2)物塊的加速度大小為_______m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式為E=F/q,下列說法中不正確的是( 。

A. 該定義式適用于任何電場(chǎng)

B. 帶電量為q帶電體放在某電場(chǎng)中的A點(diǎn),受到的電場(chǎng)力為F,則該電場(chǎng)在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為F/q

C. 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷受到的電場(chǎng)力F的方向相同

D. F=Eq可知,試探電荷在場(chǎng)中某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力大小與該試探電荷帶電量的大小成正比

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,為轎車中的手動(dòng)變速桿,若保持發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不變,將變速桿推至不同擋位,可獲得不同的運(yùn)行速度,從“1”~“6”擋速度增大,R是倒車擋。某型號(hào)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW,在水平路面上行駛的最大速度可達(dá)180km/h。假設(shè)該轎車在水平路面上行駛時(shí)所受阻力恒定,則該轎車( )

A. 以最大牽引力爬坡,變速桿應(yīng)推至“1”

B. 以最大牽引力爬坡,變速桿應(yīng)推至“6”

C. 以額定功率在水平路面上以最大速度行駛時(shí),其牽引力為1200N

D. 54km/h的速度在水平路面上勻速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為60kW

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,兩滑塊AB在光滑水平面上沿同一直線相向運(yùn)動(dòng),滑塊A的質(zhì)量為m,速度大小為2v0,方向向右,滑塊B的質(zhì)量為2m,速度大小為v0,方向向左,兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是(  )

A. AB都向左運(yùn)動(dòng)

B. AB都向右運(yùn)動(dòng)

C. A靜止,B向右運(yùn)動(dòng)

D. A向左運(yùn)動(dòng),B向右運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一質(zhì)量m=1kg的小滑塊(體積很小,可視為質(zhì)點(diǎn))靜止在水平軌道上的A點(diǎn),在水平向右的恒定拉力F=4N的作用下,從A點(diǎn)開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),F作用一段時(shí)間t后撤去,滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)進(jìn)入半徑為R=0.3m的光滑豎直圓形軌道,在圓軌道上運(yùn)行一周后從B處的出口(未畫出,且入口和出口稍稍錯(cuò)開)出來后向C點(diǎn)滑動(dòng),C點(diǎn)右側(cè)有一壕溝,C、D兩點(diǎn)的豎直高度h=0.2m,水平距離s=0.6 m。已知滑塊運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力剛好為滑塊重力的3倍,BC長(zhǎng)為L=2m,小滑塊與水平軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,重力加速度g=10 m/ s 2

(1) 求小滑塊通過圓形軌道的最高點(diǎn)P的速度大小

(2) 試通過計(jì)算判斷小滑塊能否到達(dá)壕溝的右側(cè)

(3) AB段光滑,水平拉力F的作用時(shí)間范圍可變,要使小滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中,既不脫離豎直圓軌道,又不掉進(jìn)壕溝,試求水平拉力F作用時(shí)間t的范圍

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在如圖甲所示的電路中,L1、L2、L3為三個(gè)相同規(guī)格的小燈泡,這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后,電路中的總電流為0.25 A,則此時(shí) (  )

A. L1兩端的電壓為L2兩端電壓的2

B. L1消耗的電功率為0.75 W

C. L2的電阻為12 Ω

D. L1、L2消耗的電功率的比值大于4

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)中的△PAB平面平行于電場(chǎng)方向,C點(diǎn)為AB的中點(diǎn),D點(diǎn)為PB的中點(diǎn)。將一個(gè)帶負(fù)電的粒子從P點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn),電場(chǎng)力做功WPA=16×108J;將該粒子從P點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功WPB=32×108J。則下列說法正確的是( )

A. 直線PC為等勢(shì)線

B. 若將該粒子從P點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn),電場(chǎng)力做功為WPC=24×108J

C. 電場(chǎng)強(qiáng)度方向與AD平行

D. 點(diǎn)P的電勢(shì)高于點(diǎn)A的電勢(shì)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,足夠長(zhǎng)的半徑為R=0.4m圓弧形光滑軌道固定于豎直平面內(nèi),圓孤形軌道與光滑固定的水平軌道相切,可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量均為m=0.5kg的小球甲、乙用輕桿連接,置于圓弧形軌道上,小球甲與O點(diǎn)等高,小球乙位于圓心O的正下方。某時(shí)刻將兩小球由靜止釋放,最終它們?cè)谒矫嫔线\(yùn)動(dòng)。g10m/s2。則( )

A. 下滑過程中小球乙的機(jī)械能守恒

B. 兩小球最終在水平面上運(yùn)動(dòng)的速度大小為2m/s

C. 當(dāng)小球甲滑到圓軌道最低點(diǎn)時(shí),軌道對(duì)它的支持力大小為10N

D. 小球甲下滑過程中重力對(duì)它做功的功率增大

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