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如图所示,在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球...

如图所示,在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B.A球的带电量为+2q,B球的带电量为-3q,两球组成一带电系统.虚线MN与PQ平行且相距3L,开始时A和B分别静止于虚线MN的两侧,虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线.若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MN、PQ间加上水平向右的电场强度为E的匀强电场后.试求:
(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小;
(2)带电系统向右运动的最大距离和此过程中B球电势能的变化量;
(3)带电系统运动的周期.

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(1)对系统运用动能定理,根据动能定理求出B球刚进入电场时,带电系统的速度大小. (2)带电系统经历了三个阶段,:B球进入电场前、带电系统在电场中、A球出电场,根据动能定理求出A球离开PQ的最大位移,从而求出带电系统向右运动的最大距离.根据B球在电场中运动的位移,求出电场力做的功,从而确定B球电势能的变化量. (3)根据运动学公式和牛顿第二定律分别求出带电系统B球进入电场前做匀加速直线运动的时间,带电系统在电场中做匀减速直线运动的时间,A球出电场带电系统做匀减速直线运动的时间,从而求出带电系统从静止开始向右运动再次速度为零的时间,带电系统的运动周期为该时间的2倍. 【解析】 (1)设B球刚进入电场时带电系统电度为v1,由动能定理得          解得 (2)带电系统向右运动分三段:B球进入电场前、带电系统在电场中、A球出电场. 设A球离开PQ的最大位移为x,由动能定理得2qEL-qEL-3qEx=0 解得则 B球从刚进入电场到带电系统从开始运动到速度第一次为零时位移为 其电势能的变化量为 (3)向右运动分三段,取向右为正方向, 第一段加速, 第二段减速 设A球出电场电速度为v2,由动能定理得 解得 第三段再减速则其加速度a3及时间t3为:, 所以带电系统运动的周期为:. 答:(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小为. (2)带电系统向右运动的最大距离为,B球电势能的变化量为4qEL. (3)带电系统运动的周期.
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考点分析:
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如图甲所示,两平行金属板A、B的板长L=0.2m,板间距d=0.2m,两金属板间加如图乙所示的交变电压,并在两板间形成交变的匀强电场,忽略其边缘效应.在金属板右侧有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场,其左右宽度D=0.4m,上下范围足够大,边界MN和PQ均与金属板垂直,匀强磁场的磁感应强度B=1×10-2 T.现从t=0开始,从两极板左侧的中点O处以每秒钟1000个的数量均匀连续地释放出某种正电荷粒子,这些粒子均以v=2×105 m/s的速度沿两板间的中线OO′连续进入电场,已知带电粒子的比荷manfen5.com 满分网=1×108C/kg,粒子的重力和粒子间的相互作用都忽略不计,在粒子通过电场区域的极短时间内极板间的电压可以看作不变.求:
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(2)如图乙,金属导轨的一端接一个阻值为R2的定值电阻,撤去外力让导体棒由静止开始下滑.在加速下滑的过程中,当导体棒的速度达到v时,求此时导体棒的加速度;
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用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200Ω),实验室提供如下器材:
电池组E:电动势3V,内阻不计
电流表A1:量程0~15mA,内阻约为100Ω
电流表A2:量程0~300μA,内阻为1000Ω
滑动变阻器R1:阻值范围0~20Ω,额定电流2A
电阻箱R2,阻值范围0~9999Ω,额定电流1A
电键S、导线若干要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值,请回答下面问题:
(1)为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表______(填写器材代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到______Ω,这样可以改装成一个量程为3.0的电压表.
(2)在方框中画完整测量Rx阻值的电路图,并在图中标明器材代号;
(3)调节滑动变阻器R1,两表的示数如图所示,可读出电流表A1的示数是______mA,电流表A2的示数是______μA,测得待测电阻Rx的阻值是______.本次测量存在一定的系统误差,考虑这个原因测量值比较真实值______(选填“偏大”或“偏小”).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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