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如图所示,水平桌面处有水平向右的匀强电场,场强大小E=2×104V/m,A、B是...

如图所示,水平桌面处有水平向右的匀强电场,场强大小E=2×104V/m,A、B是完全相同的两个小物体,质量均为m=0.1kg,电量均为q=2×10-5C,且都带负电,原来都被按在桌面上的P点.现设法使A物体获得和电场E同方向的初速vA0=12m/s,A开始运动的加速度大小为6m/s2,经τ时间后,设法使B物体获得和电场E同方向的初速vB0=6m/s(不计A、B两物体间的库仑力),求:
(1)在A未与B相遇前,A电势能增量的最大值;
(2)如果要使A尽快与B相遇,τ为多大?

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(1)因为vA0>vB0,且a相同,所以只能在A返回过程中与B相遇A速度减小至零时,电势能增量最大.求出A速度减到零时运动的时间,根据电场力做功与电势能增量的关系即可求解; (2)因为B的初速度较小,要尽快相遇,对应B减速到零时与A相遇,根据运动学基本公式求出B的最大位移及运动时间,再求出A返回时的加速度和A返回的位移,根据位移时间公式即可求解. 【解析】 (1)A释放后,根据牛顿第二定律有   qE+f=ma,得f=0.2N, A速度减到零所用时间为 t==2s, 经过的位移为s==12m, 所以在A未与B相遇前,A电势能增量的最大值为△Emax=qEs=4.8J. (2)因为B的速度较小,要尽快相遇,对应B减速到零时与A相遇, B的最大位移为 sB==3m,花时tB==1s, 对于A:返回时qE-f=ma′,得a′=2m/s2. A返回走了s′=s-sB=9m,用时tA==3s, 故τ=t+tA+tB=6s 答:(1)在A未与B相遇前,A电势能增量的最大值为4.8J; (2)要使A尽快与B相遇,τ为4s.
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考点分析:
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如图所示,B是质量为2m、半径为R的光滑半球形碗,放在光滑的水平桌面上.A是质量为m的细长直杆,光滑套管D被固定在竖直方向,A可以自由上下运动,物块C的质量为m,紧靠半球形碗放置.初始时,A杆被握住,使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触(如图).然后从静止开始释放A,A、B、C便开始运动,求:
(1)长直杆的下端第一次运动到碗内的最低点时,B、C水平方向的速度各为多大?
(2)运动过程中,长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗内底部的高度.
(3)从静止释放A到长直杆的下端,又上升到距碗底有最大高度的过程中,C物体对B物体做的功.

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如图所示,AB为半环ACB的水平直径,C为环上的最低点,环半径为R.一个小球从A点以速度v被水平抛出,设重力加速度为g,不计空气阻力.
(1)要使小球掉到环上时的竖直分速度最大,v为多大?
(2)若v取值不同,小球掉到环上时的速度方向和水平方向之间的夹角就不同.
同学甲认为,总可以找到一个v值,使小球垂直撞击半圆环.
同学乙认为,无论v取何值,小球都不可能垂直撞击半圆环.
你认为哪位同学的分析正确?如认为甲同学正确,求出相应的v值;如认为乙同学正确,说明理由.

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如图所示,质量为m1=10kg的气缸A倒扣在水平桌面上,内有质量为m2=2kg、截面积为S=50cm2的活塞B被支柱C支撑.活塞下方的气体与外界大气相通,外界大气压强为p=1.0×105Pa,活塞B上方密闭有压强p1=1.0×105Pa、温度为27C的气柱D,气柱长l1=30cm,活塞B可在A中无摩擦滑动.(g取10m/s2
(1)若气柱D的温度缓慢升至57℃,D中气体的压强为多大?
(2)若气柱D的温度缓慢升至127℃,D中气体的压强又为多大?
(3)在气柱D的温度由27℃升至127℃的过程中,气体D对外做了多少功?

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如图所示,半径各为R1=0.5m和R2=1m的同心圆形导轨固定在同一水平面上,金属直杆ab(长度略长于0.5m)两端架在圆导轨上.将这一装置放在磁感应强度B=1T的匀强磁场内,磁场方向垂直于圆轨道面铅直向下,在外加功率的作用之下,直杆ab以ω=4rad/s的角速度绕过O点的铅直轴逆时针旋转.
(1)求ab中感应电动势的大小,并指出哪端电势较高;
(2)用r=1.5Ω的电阻器跨接于两导轨的两定点(如图中的c、d,电阻器未画出),不计其他部分的电阻,求流过电阻器的电流大小;
(3)在(2)的情况下,设外加机械功率为2W,求杆ab克服摩擦力做功的功率.

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如图所示A为一稳压管,它的作用是保证DE两端的电压UDE恒定不变,当流过稳压管有电流在5mA和40mA之间时,UDE就稳定在10V上,R2为一可变电阻,它的最小值为500Ω,最大值为无穷大(即断路).设电源电压U=20V,则当R2变化时,R1的值应在______范围内,才能使流入稳压管的电流最大不超过40mA,最小不低于5mA?

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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