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在光滑水平面上,以O點為原點,在該水平面內建立坐標軸Ox,假設空間某一范圍內有一沿x軸方向的電場,電場E與所在位置的x坐標有關,E(x)=-αx其中α=100V/m2,x的單位為m.有一質量m=3×10-4kg、電量q=2×10-6C 的帶正電小球,在x=4cm處由靜止被釋放.下列對小球的運動判斷中正確的是(  )
A、小球在x=0處的加速度為零B、小球在x=1cm處受力的大小為2×10-6N,方向為沿x軸正方向C、小球只能在x=-4cm到x=4cm之間運動D、小球在x=0處的電勢能最大
分析:根據電場力公式F=qE和牛頓第二定律求解小球在x=0處的加速度;根據E(x)=-αx,F(xiàn)=qE求解小球在x=1cm處的受力大;結合小球的受力情況,分析其運動情況.由電場力做功的正負判斷其電勢能變化,確定電勢能最大的位置.
解答:解:
A、由題意有:x=0時,E(x)=-αx=0,則小球在x=0處所受的電場力F=qE=0,加速度即為零.故A正確.
B、小球在x=1cm處受力為 F=qE=-qαx=-2×10-6×100×0.01N=-2×10-6N,大小為2×10-6N,方向沿x軸負方向,故B錯誤.
C、根據B項分析可知:小球在0-4cm范圍內所受的電場力沿x軸負方向,在0-(-4cm)范圍內所受的電場力沿x軸正方向,則小球先沿x軸負方向做加速運動,再沿x軸負方向做減速運動,根據對稱性可知,小球到達x=-4cm處時速度為零,然后從-4cm處運動到x=4cm處,接著循環(huán)往復.故C正確.
D、從x=4cm處到x=0處,電場力做正功,小球的電勢能一直減;從x=0處到x=-4cm處,電場力做負功,電勢能一直增大,故小球在x=0處的電勢能最小.故D錯誤.
故選:AC.
點評:本題是信息給予題,實質是帶電粒子在周期性變化的電場中運動的問題,關鍵是分析其受力情況,運用牛頓第二定律判斷其運動情況,并能根據電場力做功情況,分析電勢能的變化情況.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

在光滑水平面上有一質量m=1.0×10-3kg,電量q=1.0×10-10C的帶正電小球靜止在O點,以O點為原點,在該水平面內建立直角坐標系Oxy,現(xiàn)突然加一沿x軸正方向,場強大小E=2.0×106V/m的勻強電場,使小球開始運動經過1.0s,所加電場突然變?yōu)檠貀軸正方向,場強大小仍為E=2.0×106V/m的勻強電場再經過1.0s,所加電場又突然變?yōu)榱硪粋勻強電場,使小球在此電場作用下經1.0s速度變?yōu)榱悖蟠穗妶龅姆较蚣八俣茸優(yōu)榱銜r小球的位置.

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科目:高中物理 來源: 題型:

在光滑水平面上有一質量m=1.0×10-3kg,電荷量q=1.0×10-10C的帶正電小球,靜止在O點.以O點為原點,在該水平面內建立直角坐標系xOy.現(xiàn)突然加一沿x軸正方向,場強大小E=2.0×106N/C的勻強電場,使小球開始運動.經過1.0s,所加電場突然變?yōu)檠貀軸正方向,場強大小仍為E=2.0×106N/C的勻強電場.再經過1.0s,所加電場又突然變?yōu)榱硪粋勻強電場,使小球在此電場作用下又經1.0s速度變?yōu)榱悖螅?br />(1)第1秒內小球運動的加速度a1的大小和第1秒末的速度v1的大小;
(2)第2秒末小球所在位置的坐標值;
(3)第3秒內電場的方向及速度變?yōu)榱銜r小球的位置坐標.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,質量為M的小車B靜止在光滑水平面上,車的左端固定著一根彈簧,小車上O點以左部分光滑,O點以右部分粗糙,O點到小車右端長度為L.一質量為m的小物塊A(可視為質點),以速度v0從小車右端向左滑動,與彈簧相碰,最后剛好未從小車右端滑出.求:
(1)小車的動摩擦因數(shù)μ.
(2)碰撞時彈簧的最大彈性勢能.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,在光滑水平面上有一xOy平面坐標系,在坐標系內有一質量m=1.0×10-12kg,電量q=1.0×10-13C的正電荷,從O點以速度v0=3m/s沿x軸正方向射入,起初在xOy平面坐標系內加有沿y軸正方向的勻強電場,場強E1=20N/C,電荷運動1秒后所加電場突然變?yōu)檠貀軸負方向的勻強電場E2,又經1秒電荷恰好返回x軸上某點,此時所加電場突然變?yōu)榇怪眡Oy平面向上的勻強磁場,經一段時間后電荷又返回O點.求:
(1)勻強電場E2的大。
(2)勻強磁場磁感應強度B的大。
(3)通過計算,在xOy平面坐標系內畫出電荷的運動軌跡.

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