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3.如圖(a)所示,一光滑絕緣細(xì)桿豎直放置,距細(xì)桿右側(cè)d=0.3m的A點(diǎn)處有一固定的點(diǎn)電荷.細(xì)桿上套有一帶電量q=1×10-6C,質(zhì)量m=0.05kg的小環(huán).設(shè)小環(huán)與點(diǎn)電荷的豎直高度差為h.將小環(huán)無初速釋放后,其動能Ek隨h的變化曲線如圖(b)所示.

(1)試估算點(diǎn)電荷所帶電量Q;
(2)小環(huán)位于h1=0.40m時(shí)的加速度a;
(3)小環(huán)從h2=0.3m下落到h3=0.12m的過程中其電勢能的改變量.(靜電力常量k=9.0×109N•m2/C2,g=10m/s2

分析 (1)由圖根據(jù)庫侖定律和受力平衡知電荷量;
(2)根據(jù)庫侖定律和牛頓運(yùn)動定律知加速度;
(3)根據(jù)動能定理求解電勢能變化.

解答 解:(1)由圖可知,當(dāng)h’=0.36m時(shí),小環(huán)所受合力為零
則kQqd2+h2×hd2+h2=mg          
解得Q=mgd2+h23/2kqh=1.6×10-5C  
(2)小環(huán)加速度沿桿方向,則mg-F1h1d2+h12=ma
又F1=kQqd2+h12                             
解得a=0.78m/s2        方向向下      
(3)設(shè)小環(huán)從h=0.3m下落到h=0.12m的過程中電場力對小環(huán)做功WG
根據(jù)動能定理   mg(h2-h3)+WG=△Ek
WG=△Ek-mg△h=-0.11J      
所以小環(huán)的電勢能增加了0.11J          
答:(1)試估算點(diǎn)電荷所帶電量Q為1.6×10-5C;
(2)小環(huán)位于h1=0.40m時(shí)的加速度a為0.78m/s2;
(3)小環(huán)從h2=0.3m下落到h3=0.12m的過程中電勢能增加了0.11J.

點(diǎn)評 此題考查點(diǎn)電荷的電場,注意受力分析、結(jié)合牛頓運(yùn)動定律和動能定理求解,屬于中檔題.

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

13.圖為單反照相機(jī)取景器的示意圖,ABCDE為五棱鏡的一個(gè)截面,AB⊥BC.光線垂直AB 射入,分別在CD 和EA 上發(fā)生反射,且兩次反射的入射角相等,最后光線垂直BC 射出.若兩次反射都為全反射,則該五棱鏡折射率的最小值是多少?(計(jì)算結(jié)果可用三角函數(shù)表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.一個(gè)靜止的原子核{\;}_^{a}X經(jīng)α衰變放出一個(gè)α粒子并生成一個(gè)新核,α粒子的動能為E0.設(shè)衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部變成α粒子和新核的動能,則在此衰變過程中的質(zhì)量虧損為( �。�
A.E0c2B.E0a4c2C.a4E0c2D.aE0a4c2

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

11.如圖所示,電阻忽略不計(jì)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,其上端接一阻值R=3Ω的定值電阻在水平虛線L1、L2 間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場B、磁場區(qū)域的高度d=0.5m.導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma=0.2kg,電阻Ra=3Ω;導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb=0.1kg,電阻Rb=6Ω.它們分別從圖中M、N處同時(shí)由靜止開始在導(dǎo)軌上無摩擦向下滑動,且都能勻速穿過磁場區(qū)域,當(dāng)b剛穿出磁場時(shí)a正好進(jìn)人磁場.不計(jì)a、b之間的作用,整個(gè)運(yùn)動過程中a、b棒始終與金屬導(dǎo)軌接觸良好,重力加速度g=10m/s2.則下列說法中正確的是( �。�
A.在整個(gè)過程中,a、b棒克服安培力做功之比為3:2
B.a、b棒剛進(jìn)人磁場時(shí)的速度之比為4:3
C.進(jìn)人磁場前,a、b棒自由下落的時(shí)間之比為2:1
D.M、N兩處距虛線L1的高度之比為16:9

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18.“用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中:
①從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)不需要的,其編號為ABF.
A.秒表  B.天平    C.重錘   D.毫米刻度尺   E.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶)  F.運(yùn)動小車
②實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)的摩擦力,使重錘重力勢能的減少量大于(填大于或小于)動能的增加量.
③如果以v22為縱軸,以h為橫軸,則v22-h圖線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線,該圖線的斜率等于重力加速度.

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8.某人在劃船渡河時(shí)始終保持船身與河岸垂直,則下列說法中正確的是( �。�
A.船的運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動
B.水的流速越大,渡河時(shí)間越短
C.水流速度越大,渡河時(shí)間越長
D.水流速度越大,渡河時(shí)經(jīng)過的位移越大

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15.有一條兩岸平直、河水均勻流動、流速恒為v的大河.小明駕著小船渡河,去程時(shí)船頭指向始終與河岸垂直,回程時(shí)行駛路線與河岸垂直.去程與回程所用時(shí)間的比值為k,船在靜水中的速度大小相同,則小船在靜水中的速度大小為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

12.關(guān)于黑體和黑體輻射,下列敘述正確的是( �。�
A.波爾通過研究黑體輻射提出能量子的概念,成為量子力學(xué)的奠基人之一
B.黑體能完全吸收入射的各種波長的電磁波,且可能發(fā)生反射
C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)
D.黑體輻射隨著溫度的升高,各種波長的輻射強(qiáng)度都增加且輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

13.如圖,a、b為沿豎直方向電場線上的兩點(diǎn),一帶電小球從a點(diǎn)靜止釋放,沿電場線向上運(yùn)動,到b點(diǎn)時(shí)速度恰好為零,下列說法正確的是(  )
A.a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高
B.a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大
C.帶電小球受到的電場力方向始終豎直向上
D.帶電小球在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的電勢能大

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