如图,真空中有两个足够大的平行金属板与水平面成放置,上极板带正电,下极板带负电,板间电场强度为板间的同一竖直面内有两个球形小油滴A和B,质量均为,A不带电,B带电荷量为(),初始时A、B竖直方向的高度差为h。现将A、B同时由静止释放,一段时间后二者相遇并融合为新油滴C。二者融合的过程中总质量、总电荷量均守恒,并满足动量守恒。融合后的瞬间,给装置通入空气,此后C恰好做匀速直线运动。已知球形油滴受到的空气阻力大小为,其中k为比例系数,m为油滴质量,v为油滴运动速率,不计空气浮力,重力加速度为g。求:
(1)初始时A、B水平方向的距离;
(2)比例系数k;
(3)C匀速运动时间过程中电势能的变化量。
(1)初始时A、B水平方向的距离;
(2)比例系数k;
(3)C匀速运动时间过程中电势能的变化量。
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更新时间:2024-01-05 19:48:29
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【推荐1】理论上已经证明如下两个结论:(1)电荷均匀分布的球壳在壳内产生的电场强度为零;(2)半径为R、电荷均匀分布的球体在处的场强大小满足,其中k为静电力常量,Q为球体的总带电量,r为场点距球心的距离,现有一半径为R、带正电荷Q且均匀分布的实心球体,以球心O为原点建立坐标轴,如图所示,已知静电力常量为k,利用上述两个结论并结合静电场相关的知识,解决如下问题:
(1)求出轴上电场强度大小E与坐标x的关系;
(2)若在球体内沿轴开挖一个极小的隧道(对整个空间电场分布影响不计),用外力把一个带电量为的极小物体沿隧道从O点缓慢移到球体表面处,求外力所做的功;
(3)定性作出轴上电场强度E和电势随坐标x变化的图象,规定无穷远处电势为零。
(1)求出轴上电场强度大小E与坐标x的关系;
(2)若在球体内沿轴开挖一个极小的隧道(对整个空间电场分布影响不计),用外力把一个带电量为的极小物体沿隧道从O点缓慢移到球体表面处,求外力所做的功;
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【推荐2】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,组成一带电系统,如图所示,虚线MP为AB两球连线的垂直平分线,虚线NQ与MP平行且相距4L。最初A和B分别静止于虚线MP的两侧,距MP的距离均为L,且A球距虚线NQ的距离为3L。若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MP,NQ间加上水平向右的匀强电场E后,求∶
(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小;
(2)带电系统从开始运动到速度第一次为零所需时间以及B球电势能的变化量。
(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小;
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【推荐3】如图所示,在光滑绝缘水平面上,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,系统开始运动.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.
(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.
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【推荐1】如图所示,质量为m,电量为q的一个带电粒子以速度v。沿上板边缘垂直于电场线射入匀强电场,刚好贴着下板边缘飞出。已知两极板长为L,间距为d。(粒子的重力忽略不计)
(1)求两板间的电压;
(2)如果带电粒子的速度为2v。。则离开电场时,沿场强方向偏转的距离y为多少?
(3)如果带电粒子的速度变为2x,板长L不变,当它的竖直位移仍为d时,它的水平位移s为多少?。
(1)求两板间的电压;
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【推荐2】当金属的温度升高到一定程度时就会向四周发射电子,这种电子叫热电子,通常情况下,热电子的初始速度可以忽略不计。如图1所示,相距为L的两块固定平行金属板M、N接在输出电压恒为U0的高压电源E2上,M、N之间的电场近似为匀强电场,a、b、c、d是匀强电场中将M、N两板间隔均分五等份的四个等势面,K是与M板距离很近的灯丝,通过小孔穿过M板与外部电源E1连接,电源E1给K加热从而产生热电子,不计灯丝对内部匀强电场的影响。热电子经高压加速后垂直撞击N板,瞬间成为金属板的自由电子,速度近似为零,电源接通后,电流表的示数稳定为I,已知电子的质量为m,电量为e。求:
(1)电子达到N板前瞬间的速度vN大小;
(2)N板受到电子撞击的平均作用力F大小;
(3)a等势面处,垂直等势面处一段极短长度△l内电子的总动能Ek。
(4)若在N板的P处开一个小孔,让电子能从P孔飞出后从A、B板正中间平行两板进入偏转电场,偏转电场极板间的距离为d,极板长为L=2d,偏转电场的下极板B接地。偏转电场极板右端竖直放置一个足够大的荧光屏。现在偏转电场的两极板间接一周期为T的交流电压,上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示。(设大量电子从偏转电场中央持续射入,每个电子穿过平行板的时间都极短)
求:在电势变化的过程中发现荧光屏有“黑屏”现象,即某段时间无电荷到达荧光屏,试计算每个周期内荧光屏黑屏的时间t。
(1)电子达到N板前瞬间的速度vN大小;
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求:在电势变化的过程中发现荧光屏有“黑屏”现象,即某段时间无电荷到达荧光屏,试计算每个周期内荧光屏黑屏的时间t。
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【推荐3】如图甲所示,极板A、B间电压为U0,极板C、D间距为d,荧光屏到C、D板右端的距离等于C、D板的板长。A板O处的放射源连续无初速地释放质量为m、电荷量为+q的粒子,经电场加速后,沿极板C、D的中心线射向荧光屏(荧光屏足够大且与中心线OO′垂直),当C、D板间未加电压时,粒子通过两板间的时间为t0;当C、D板间加上图乙所示电压(图中电压U1已知)时,粒子均能从C、D两板间飞出,不计粒子的重力及相互间的作用。求:
(1)C、D板的长度L;
(2)粒子打在荧光屏上区域的长度;
(3)打在荧光屏上离O′最远的粒子的速度。
(1)C、D板的长度L;
(2)粒子打在荧光屏上区域的长度;
(3)打在荧光屏上离O′最远的粒子的速度。
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【推荐1】如图(a)所示,质量m1=2.0kg的绝缘木板A静止在水平地面上,质量m2=1.0kg可视为质点的带正电的小物块B放在木板A上某一位置,其电荷量为q=1.0×10-3C。空间存在足够大的水平向右的匀强电场,电场强度大小为E1=5.0×102V/m。质量m3=1.0kg的滑块C放在A板左侧的地面上,滑块C与地面间无摩擦力,其受到水平向右的变力F作用,力F与时刻t的关系为(如图b)。从t0=0时刻开始,滑块C在变力F作用下由静止开始向右运动,在t1=1s时撤去变力F。此时滑块C刚好与木板A发生弹性正碰,且碰撞时间极短,此后整个过程物块B都未从木板A上滑落。已知小物块B与木板A及木板A与地面间的动摩擦因数均为=0.1,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)撤去变力F瞬间滑块C的速度大小v1;
(2)小物块B与木板A刚好共速时的速度v共;
(3)若小物块B与木板A达到共同速度时立即将电场强度大小变为E2=7.0×102V/m,方向不变,小物块B始终未从木板A上滑落,则
①木板A至少多长?
②整个过程中物块B的电势能变化量是多少?
(1)撤去变力F瞬间滑块C的速度大小v1;
(2)小物块B与木板A刚好共速时的速度v共;
(3)若小物块B与木板A达到共同速度时立即将电场强度大小变为E2=7.0×102V/m,方向不变,小物块B始终未从木板A上滑落,则
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②整个过程中物块B的电势能变化量是多少?
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(0.4)
【推荐2】如图甲所示,真空中相距d=5cm的两块平行金属板A、B与电源连接(图中未画出,其中B板接地(电势为零),A板电势变化的规律如图乙所示。将一个质量m=2.0×10-27kg,电量q=+1.6×10-19C的带电粒子从紧临B板处释放,不计重力,求:
(1)在t=0时刻释放该带电粒子,释放瞬间粒子加速度的大小;
(2)若A板电势变化周期T=1.0×10-5s,在t=0时将带电粒子从紧临B板处无初速释放,粒子达到A板时动量的大小;
(3)A板电势变化频率多大时,在到时间内从紧临B板处无初速释放该带电粒子,粒子不能到达A板。
(1)在t=0时刻释放该带电粒子,释放瞬间粒子加速度的大小;
(2)若A板电势变化周期T=1.0×10-5s,在t=0时将带电粒子从紧临B板处无初速释放,粒子达到A板时动量的大小;
(3)A板电势变化频率多大时,在到时间内从紧临B板处无初速释放该带电粒子,粒子不能到达A板。
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(0.4)
【推荐3】如图所示,上表面光滑、长为3L的两端带有挡板的木板MP固定在水平面上,在M处有一质量为mA的金属块A,在N处另外放置一质量为mB的木块B。当A水平向右运动就会和B发生碰撞,碰撞时间极短,A、B可视为质点。 (和挡板碰撞能量损失不计)。
(1)若给A一水平向右的初速度,A、B在N处碰撞后不分开,求碰撞后A的速度大小;
(2)若给A—水平向右的初速度,A、B碰撞时系统没有动能损失,要使A、B第二次碰撞仍发生在N处,A、B质量应满足的条件;
(3)若在挡板所在空间加方向水平向左的匀强电场,并使A带上负电荷,其受到的电场力为F。 A由静止开始运动和B在N处碰撞后不分开,假设木板上表面NP间粗糙,A、B碰撞后受到的摩擦力为,A、B的质量均为m。 求右侧挡板前两次碰撞受到的冲量大小之比。
(1)若给A一水平向右的初速度,A、B在N处碰撞后不分开,求碰撞后A的速度大小;
(2)若给A—水平向右的初速度,A、B碰撞时系统没有动能损失,要使A、B第二次碰撞仍发生在N处,A、B质量应满足的条件;
(3)若在挡板所在空间加方向水平向左的匀强电场,并使A带上负电荷,其受到的电场力为F。 A由静止开始运动和B在N处碰撞后不分开,假设木板上表面NP间粗糙,A、B碰撞后受到的摩擦力为,A、B的质量均为m。 求右侧挡板前两次碰撞受到的冲量大小之比。
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