【題目】一光滑絕緣細直長桿處于靜電場中,沿細桿建立坐標(biāo)軸x,以x=0處的O點為電勢零點,如圖(a)所示.細桿各處電場方向沿x軸正方向,其電場強度Ex的分布如圖(b)所示.細桿上套有可視為質(zhì)點的帶電環(huán),質(zhì)量為m=0.2kg,電荷量為q=-2.0×10-6C.帶電環(huán)受沿x軸正向的恒力F=1.0N的作用,從O點靜止開始運動,求:

1)帶電環(huán)在x=1m處的加速度;

2)帶電環(huán)運動區(qū)間內(nèi)的電勢最低值;

3)帶電環(huán)動能為0.5J時的位置;

【答案】12 m/s2 方向水平向右;(2-3×106V;(3)1m 或 5m;

【解析】試題分析:

(1)由圖象得到電場強度隨時間變化的函數(shù)表達式,求出在x=1m處的合力,根據(jù)牛頓第二定律求解;

(2)由動能定理求得當(dāng)帶電環(huán)運動區(qū)間內(nèi)的電勢最低值的距離,在結(jié)合圖象可求;(3)由動能定理求得帶電環(huán)動能為0.5J時的位置;

(1) 由圖可知:E=x+2×105N/C,可知

帶電環(huán)受到的電場力:FE=Eq=x+2×10-5×2×10-6=0.2x+0.4 N

帶電環(huán)受到的合外力:F=F-Eq=1-0.2x+0.4N=0.6-0.2x

當(dāng)x=1m時,F=0.6-0.2x=0.6-0.2N=0.4N

F=ma得:

(2) 因為沿電場線方向電勢降低,所以當(dāng)帶電環(huán)沿x軸正方向運動到了最遠處電勢最低點,

由動能定理得:

解得x=6m

E-x圖象可知:U0-Umin=0-[2+8×105×6]/2=-3×106V ;

(3) 當(dāng)W=0.5J時,帶電環(huán)動能為0.5J,由

解得x=1mx=5m。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的水平勻強磁場。在該區(qū)域中,有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán),環(huán)上套有一個帶正電的小球。O點為圓環(huán)的圓心,ab、c、d為圓環(huán)上的四個點,a點為最高點,c點為最低點,bd沿水平方向。已知小球所受電場力與重力大小相等,現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點由靜止釋放,下列判斷正確的是(  )

A.小球能越過與O等高的d點并繼續(xù)沿環(huán)向上運動

B.當(dāng)小球運動到c點時,洛倫茲力最大

C.小球從a點到b點,重力勢能減小,電勢能增大

D.小球從b點到c點,電勢能增大,動能先增大后減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,傾角為的粗糙斜面AB固定在水平地面AC上,AB、AC均絕緣、BC豎直且高為h,地面D點固定一電量絕對值為的負點電荷,CD相距h。質(zhì)量為m、帶電量為q(0)的小滑塊以初速度從斜面底端A點滑上斜面,恰好能到達斜面頂端。整個裝置處于水平向右的勻強電場中,場強大小,若取無窮遠為零勢能面,已知孤立點電荷周圍電場的電勢可表示為,式中k為靜電力常量、r為離場源電荷的距離,Q為場源電荷的帶電量(正電荷取正值,負電荷取負值),則小滑塊( )

A.A運動到B的過程中,克服摩擦力做的功

B.A運動到B的過程中,減少的電勢能等于克服重力做的功

C.A運動到AB中點的過程中,點電荷q對小滑塊做的功

D.A運動到AB中點時的動能

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在邊長為a的等邊三角形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場B,其方向垂直于紙面向外,一個邊長也為a的等邊三角形導(dǎo)線框架EFG正好與上述磁場區(qū)域的邊界重合,而后繞其幾何中心O點在紙面內(nèi)以角速度ω順時針方向勻速轉(zhuǎn)動,于是線框EFG中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,若轉(zhuǎn)過60°后線框轉(zhuǎn)到圖中的虛線位置,則在這段時間內(nèi)(

A.感應(yīng)電流方向為EGFE

B.感應(yīng)電流方向為EFGE

C.平均感應(yīng)電動勢大小等于

D.平均感應(yīng)電動勢大小等于

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩端與定值電阻相連的光滑平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置,其中,導(dǎo)軌電阻不計,導(dǎo)軌寬度為L,勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強度為B,導(dǎo)體棒ab的電阻為R,垂直導(dǎo)軌放置,與導(dǎo)軌接觸良好,釋放后,導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向下滑動,某時刻流過R2的電流為I,在此時刻( 。

A.重力的功率為8I2R

B.金屬桿ab消耗的熱功率為4I2R

C.導(dǎo)體棒的速度大小為

D.導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為2BIL

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,電源電動勢E=8V,內(nèi)阻r=5Ω,電燈A的電阻為10Ω,電燈B的電阻為,滑動變阻器的總電阻為。閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動觸頭Pa端向b端滑動的過程中(不考慮電燈電阻的變化),下列說法正確的是(  )

A.電流表的示數(shù)先減小后增大B.電壓表的示數(shù)先增大后減小

C.電燈A的亮度不斷增大D.電源的最大輸出功率為3.2W

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】長方形線框abcd通有恒定電流I,在線框所在平面內(nèi)線框的左側(cè)與ad邊平行放置一長直導(dǎo)線,直導(dǎo)線中通有恒定電流I',電流的方向如圖所示,線框和長直導(dǎo)線的位置都被固定,下列關(guān)于線框受到安培力的說法中正確的是

A線框的ab邊和cd邊不受安培力

B線框所受的安培力合力向右

C線框所受的安培力合力向左

D若長直導(dǎo)線的電流I'加倍,則穩(wěn)定后線框所受的安培力合力也隨之加倍

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的電路中,電源的電動勢和內(nèi)阻一定,A、B為平行板電容器的兩塊正對金屬板,為光敏電阻。當(dāng)的滑動觸頭端時,閉合開關(guān),此時理想電流表和理電壓表的示數(shù)分別為。以下說法正確的是(

A.若僅在A、B板間插入厚度小于AB間距的金屬板,則電容器的電容增大,電荷量增大

B.若僅用更強的光照射,則變化量的絕對值與變化量的絕對值的比值不變

C.若僅將的滑動觸頭端移動,則增大,增大

D.若僅減小A、B板間距離,則電容器的電容增大,電壓減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圓筒內(nèi)有勻強磁場如圖所示,其圓心為O,勻強磁場垂直紙面向里,圓筒的上方有相距為L的平行金屬板P、Q,其中P板帶正電荷,Q板帶等量的負電荷。板間電場可視為勻強電場。帶負電的粒子從P板邊緣的M點以2v垂直P板射入電場,恰好經(jīng)Q板的小孔S以速度v沿半徑SO方向射入磁場中。粒子與圓筒發(fā)生3次碰撞后仍從半徑SO方向射出,粒子與圓筒碰撞過程中沒有能量損失,且電荷量保持不變,不計重力,已知磁感應(yīng)強度大小為B,粒子質(zhì)量為m、電荷量大小為q,求:

(1)圓筒的半徑R;

(2)保持兩板電荷量不變,Q板保持不動,將P板上移,讓粒子仍從P板邊緣的M點以2v垂直P板射入電場,粒子從S孔進入圓筒后,通過計算說明粒子還能不能從S孔射出再次回到M點?若能,粒子在磁場中運動的時間是多少?

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