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如图所示,在光滑绝缘水平面上有两个带电小球A、B,质量分别为3m和m,小球A带正...

如图所示,在光滑绝缘水平面上有两个带电小球A、B,质量分别为3m和m,小球A带正电q,小球B带负电-2q,开始时两小球相距s,小球A有一个水平向右的初速度v,小球B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,则
(1)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;
(2)在两小球的间距仍不小于s的运动过程中,求出系统的电势能与系统的动能的比值的取值范围.

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(1)电势能等于系统动能的减小量,根据动量守恒定律和能量守恒定律求出系统动能减小量的表达式,通过数学方法求出当动能损失最大时,两球速度的关系,从而求出最大值. (2)根据能量守恒求出系统动能的最小值,抓住在两球间距仍不小于s的运动过程中,系统的电势能总小于系统的动能.求出两种能量的比值的取值范围. 【解析】 (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vA和vB,由动量守恒定律得 3mv=3mvA+mvB(1) 所以,系统的动能减小量为  (2) 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) 联立(1)、(3)两式,得 (4) 由(4)式得:当 时,系统的电势能取得最大值,而将(5)式代入(1)式,得 (6) 即当两小球速度相同时系统的电势能最大,最大值为(7) (2)由于系统的电势能与动能之和守恒,且初始状态下系统的电势能为零,所以在系统电势能取得最大值时,系统的动能取得最小值,为(8) 由于Ekmin>Epemax 所以在两球间距仍不小于s的运动过程中,系统的电势能总小于系统的动能. 在这过程中两种能量的比值的取值范围为(9) 答:(1)最大的电势能为. (2)系统的电势能与系统的动能的比值的取值范围.
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考点分析:
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如图所示,一水平光滑、距地面高为h、边长为a的正方形MNPQ桌面上,用长为L的不可伸长的轻绳连接质量分别为mA、mB的A、B两小球,两小球在绳子拉力的作用下,绕绳子上的某点O以不同的线速度做匀速圆周运动,圆心O与桌面中心重合,已知mA=0.5kg,L=1.2m,LAO=0.8m,a=2.1m,h=1.25m,A球的速度大小vA=0.4m/s,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)绳子上的拉力F以及B球的质量mB
(2)若当绳子与MN平行时突然断开,则经过1.5s两球的水平距离;
(3)两小球落至地面时,落点间的距离.

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要测量一只量程已知的电压表的内阻,所备器材如下:manfen5.com 满分网
A.待测电压表V(量程3V,内阻未知)
B.电流表A(量程3A,内阻0.01Ω)
C.定值电阻R(阻值2kΩ,额定电流50mA)
D.蓄电池E(电动势略小于3V,内阻不计)
E.多用电表
F.开关K1、K2,导线若干
有一同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:
①首先,用多用电表进行粗测,选用×100Ω倍率,操作方法正确.若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示,则测量的结果是______Ω.
②为了更精确地测出此电压表内阻,该同学设计了如图所示的乙、丙实验电路,你认为其中较合理的电路图是______.其理由是______
③在图丁中,根据你选择的电路把实物连接好.
④用你选择的电路进行实验时,请简述实验步骤:____________;用上述所测量的符号表示电压表的内阻RV=______
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DIS实验是利用现代信息技术进行的实验.学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图(a)所示,某组同学在一次实验中,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图(b)所示.图象的横轴表示小球距D点的高度h,纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E.试回答下列问题:
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(1)图(b)的图象中,表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是______(按顺序填写相应图线所对应的文字).
(2)图(a)所示的实验装置中,小球起到______的作用,传感器K的名称是______
(3)根据图(b)所示的实验图象,可以得出的结论是______
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如图所示,平行板电容器AB两极板水平放置,A在上方,B在下方,现将其和二极管串连接在电源上,已知A和电源正极相连,二极管具有单向导电性,一带电小球从AB间的某一固定点水平射入,打在B极板上的N点,小球的重力不能忽略,现通过上下移动A板来改变两极板AB间距(两极板始终平行),则下列说法正确的是( )
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A.若小球带正电,当AB间距增大时,小球打在N点的右侧
B.若小球带正电,当AB间距减小时,小球打在N点的左侧
C.若小球带负电,当AB间距减小时,小球可能打在N点的右侧
D.若小球带负电,当AB间距增大时,小球可能打在N点的左侧
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如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为11:2,原线圈两端的输入电压u=220manfen5.com 满分网sin100πt(V),电表均为理想电表,滑动变阻器R接入电路部分的阻值为10Ω.下列叙述中正确的是( )
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A.该交流电的频率为100 Hz
B.电流表的读数为4 A
C.电压表的读数为40manfen5.com 满分网V
D.若滑动变阻器的滑动触头P向a端移动,电流表的读数变大
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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