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真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运...

真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变.持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点.重力加速度大小为g.

(1)油滴运动到B点时的速度;

(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t1v0应满足的条件.已知不存在电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的两倍.

 

(1) (2)见解析 【解析】 (1)设油滴质量和电荷量分别为m和q,油滴速度方向向上为正.油滴在电场强度大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动,故匀强电场方向向上.在t=0时,电场强度突然从E1增加至E2时,油滴做竖直向上的匀加速运动,加速度方向向上,大小a1满足 ① 油滴在时刻t1的速度为 ② 电场强度在时刻t1突然反向,油滴做匀变速直线运动,加速度方向向下,大小a2满足 ③ 油滴在时刻t2=2t1的速度为 ④ 由①②③④式得 ⑤ (2)由题意,在t=0时刻前有 ⑥ 油滴从t=0到时刻t1的位移为 ⑦ 油滴在从时刻t1到时刻t2=2t1的时间间隔内的位移为 ⑧ 由题给条件有⑨ 式中h是B、A两点之间的距离. 若B点在A点之上,依题意有 ⑩ 由①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得 ⑪ 为使,应有 ⑫ 即当⑬ 或⑭ 才是可能的:条件⑬式和⑭式分别对应于和两种情形. 若B在A点之下,依题意有 ⑮ 由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得 ⑯ 为使,应有 ⑰ 即 ⑱ 另一解为负,不符合题意,已舍去.
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考点分析:
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如图所示,在竖直放置的平行金属板AB之间加有恒定电压UAB两板的中央留有小孔O1O2,在B板的右侧有平行于极板的匀强电场E,电场范围足够大,感光板MN垂直于电场方向固定放置.第一次从小孔O1处由静止释放一个质子,第二次从小孔Ol处由静止释放一个α粒子,关于这两个粒子的运动,下列判断正确的是

A.质子和α粒子在O2处的速度大小之比为12

B.质子和α粒子在整个过程中运动的时间相等

C.质子和α粒子打到感光板上时的动能之比为12

D.质子和α粒子打到感光板上的位置相同

 

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如图所示,两块正对平行金属板MN与电池相连,N板接地,在距两板等距离的P点固定一个带负电的点电荷,如果M板向上平移一小段距离,则(      )

A.点电荷受到的电场力变小

B.M板的带电荷量增加

C.P点的电势升高

D.点电荷在P点具有的电势能增加

 

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如图所示,水平金属板AB分别与电源两极相连,带电油滴处于静止状态.现将B板右端向下移动一小段距离,两金属板表面仍均为等势面,则该油滴(   )

A.仍然保持静止

B.竖直向下运动

C.向左下方运动

D.向右下方运动

 

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电容器作为储能器件,在生产生活中有广泛的应用.对给定电容值为C的电容器充电,无论采用何种充电方式,其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同.

1)请在图1中画出上述u–q图像.类比直线运动中由v–t图像求位移的方法,求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep

___________

______

2)在如图2所示的充电电路中,R表示电阻,E表示电源(忽略内阻).通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电,对应的q–t曲线如图3中①②所示.

a.①②两条曲线不同是______(选填ER)的改变造成的;

b.电容器有时需要快速充电,有时需要均匀充电.依据a中的结论,说明实现这两种充电方式的途径.

__________________

3)设想使用理想的恒流源替换(2)中电源对电容器充电,可实现电容器电荷量随时间均匀增加.请思考使用恒流源和(2)中电源对电容器的充电过程,填写下表(选填增大减小不变).

 

恒流源

2)中电源

电源两端电压

____

____

通过电源的电流

____

____

 

 

 

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如图所示,绝缘底座上固定一电荷量为+q的小球A ,在其上方l处固定着一个光滑的定滑轮O,绝缘轻质弹性绳一端系在O点正上方处的D 点,另一端与质量为m的带电小球B连接。小球B 平衡时OB 长为l,且与竖直方向夹 60°角。后由于小球B缓慢漏电,一段时间后,当滑轮下方的弹性绳与竖直方向夹30°角时,小球B恰好在AB连线的中点C位置平衡。已知弹性绳的伸长始终处于弹性限度内,静电力常量为 k ,重力加速度为g下列说法正确的是

A. 小球B带负电

B. 小球B在初始平衡位置时所带电荷量为

C. 小球BC位置时所带电荷量为

D. 弹性绳原长为

 

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