满分5 > 高中物理试题 >

有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多锡箔纸揉成的小球,当上下板间...

有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动.现取以下简化模型进行定量研究.
如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连.设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点.已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍(α<1).不计带电小球对极板间匀强电场的影响.重力加速度为g.
(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势ε至少应大于多少?
(2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动.求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量.

manfen5.com 满分网
(1)由题意可知,电容器两板间的电压等于电源电动势,由题意可知电场力与重力间的关系,再由电容器的电容公式可求得电量的表达式,即可求得电动势; (2)小球与极板碰后均做匀变速直线运动,则动力学公式可分别求得小球与上下极板各碰一次之后的运动时间,则可求得小球往返一次所用的时间;即可求得Ts内往返的次数; 因小球与极板每碰一次,都会有q的电量通过电源,则可求得总电量. 【解析】 (1)用Q表示极板电荷量的大小,q表示碰后小球电荷量的大小.要使小球能不停地往返运动,小球所受的向上的电场力至少应大于重力,则 q>mg 其中  q=αQ 又有Q=Cε 由以上三式有  ε>; 电动势至少为; (2)当小球带正电时,小球所受电场力与重力方向相同,向下做加速运动.以a1表示其加速度,t1表示从A板到B板所用的时间,则有 q+mg=ma1 d=a1t12 当小球带负电时,小球所受电场力与重力方向相反,向上做加速运动,以a2表示其加速度,t2表示从B板到A板所用的时间,则有 q-mg=ma2 d=a2t22 小球往返一次共用时间为(t1+t2),故小球在T时间内往返的次数 n= 由以上关系式得n= 小球往返一次通过的电量为2q, 在T时间内通过电源的总电量Q'=2qn 由以上两式可得 Q'=; 往返次数为,T内通过电源的总电量为.
复制答案
考点分析:
相关试题推荐
为了研究过山车的原理,某兴趣小组提出了下列设想:取一个与水平方向夹角为37°、长为l=2.0m的粗糙倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除 AB 段以外都是光滑的.其AB 与BC 轨道以微小圆弧相接,如图所示.一个小物块以初速度v=4.0m/s从某一高处水平抛出,到A点时速度方向恰好沿 AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数 μ=0.50.(g=10m/s2、sin37°=0.60、cos37°=0.80)
(1)求小物块到达A点时速度.
(2)要使小物块不离开轨道,并从轨道DE滑出,求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件?
(3)为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道 AB,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件?

manfen5.com 满分网 查看答案
(选作题)如图所示,AB是位于竖直平面内,半径R=0.5m的manfen5.com 满分网圆弧形的光滑且绝缘的轨道,其下端与水平绝缘轨道平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中,电场强度E=5×l03N/C.今有一质量为m=0.1kg、电荷量q=+8×10-5C的小滑块(可视为质点)从A点静止释放.已知滑块与水平轨道间的摩擦因数是0.05,取g=10m/s2 求:
(1)小滑块第一次经过圆弧形轨道最低点B时对B点的压力;
(2)小滑块在水平轨道上通过的总路程.

manfen5.com 满分网 查看答案
我国登月嫦娥工程“嫦娥探月”已经进入实施阶段.设引力常数为G,月球质量为M,月球半径为r,月球绕地球运转周期为T,探测卫星在月球表面做匀速圆周运动,地球半径为R,地球表面的引力加速度为g,光速为c.求:
(1)卫星绕月运转周期T是多少?
(2)若地球基地对卫星进行测控,则地面发出信号后至少经多长时间才能收到卫星的反馈信号?
查看答案
manfen5.com 满分网探究能力是物理学研究的重要能力之一.物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关.为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系.某同学采用了下述实验方法进行探索:如图先让砂轮由动力带动匀速旋转测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据,得出结论.经实验测得的几组ω和n如下表所示:
ω/rad•s-10.51234
n5.02080180320
Ek/J                   
另外已测得砂轮转轴的直径为1cm,转轴间的摩擦力恒定为10/π(N).
(1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中.
(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为   
(3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5rad/s,则它转过45圈后的角速度为    rad/s. 查看答案
在“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中,质量m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落,打点计时器在纸带上打下一系列的点,如图所示.相邻计数点时间间隔为0.04s,P为纸带运动的起点,从P点到打下B点过程中物体重力势能的减少△Ep=    J,在此过程中物体动能的增加量△EK=    J.(已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,答案保留三位有效数字)用V表示各计数点的速度,h表示各计数点到P点的距离,以manfen5.com 满分网为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出manfen5.com 满分网-h的图线,若图线的斜率等于某个物理量的数值时,说明重物下落过程中机械能守恒,该物理量是   
manfen5.com 满分网 查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.