【題目】有個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，在上下面都是金屬板的玻璃盒內(nèi)，放了許多錫箔紙揉成的小球，當(dāng)上下板間加上電壓后，小球就上下不停地跳動(dòng).現(xiàn)取以下簡(jiǎn)化模型進(jìn)行定量研究.

如圖所示，電容量為C的平行板電容器的極板A和B水平放置，相距為d，與電動(dòng)勢(shì)為ε、內(nèi)阻可不計(jì)的電源相連.設(shè)兩板之間只有一個(gè)質(zhì)量為m的導(dǎo)電小球，小球可視為質(zhì)點(diǎn).已知：若小球與極板發(fā)生碰撞，則碰撞后小球的速度立即變?yōu)榱�，帶電狀態(tài)也立即改變，改變后，小球所帶電荷符號(hào)與該極板相同，電量為極板電量的α倍（α<<1）.不計(jì)帶電小球?qū)O板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的影響.重力加速度為g.

(1)欲使小球能夠不斷地在兩板間上下往返運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)ε至少應(yīng)大于多少？

(2)設(shè)上述條件已滿足，在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔T內(nèi)小球做了很多次往返運(yùn)動(dòng).求在T時(shí)間內(nèi)小球往返運(yùn)動(dòng)的次數(shù)以及通過電源的總電量.

【答案】(1)

(2),

【解析】(1)用Q表示極板電荷量的大小，q表示碰后小球電荷量的大小.要使小球能不停地往返運(yùn)動(dòng)，小球所受的向上的電場(chǎng)力至少應(yīng)大于重力，則

其中 q=αQ又有Q=Cε

由以上三式有

(2)當(dāng)小球帶正電時(shí)，小球所受電場(chǎng)力與重力方向相同，向下做加速運(yùn)動(dòng).以a1表示其加速度，t1表示從A板到B板所用的時(shí)間，則有

當(dāng)小球帶負(fù)電時(shí)，小球所受電場(chǎng)力與重力方向相反，向上做加速運(yùn)動(dòng)，以a2表示其加速度，t2表示從B板到A板所用的時(shí)間，

則有

小球往返一次共用時(shí)間為（t1+t2），故小球在T時(shí)間內(nèi)往返的次數(shù)

由以上關(guān)系式得

小球往返一次通過的電量為2q，在T時(shí)間內(nèi)通過電源的總電量Q'=2qn

由以上兩式可得

練習(xí)冊(cè)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，水平放置的兩個(gè)正對(duì)的帶電金屬板MN、PQ間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在a點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的微粒，釋放后微粒沿曲線acb運(yùn)動(dòng)，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度為零，c點(diǎn)是曲線上離MN板最遠(yuǎn)的點(diǎn)。已知微粒的質(zhì)量為m，電荷量為q，重力加速度為g，不計(jì)微粒所受空氣阻力，則下列說法中正確的是

A．微粒在a點(diǎn)時(shí)加速度方向豎直向下

B．微粒在c點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能最大

C．微粒運(yùn)動(dòng)過程中的最大速率為

D．微粒到達(dá)b點(diǎn)后將沿原路徑返回a點(diǎn)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量M＝4 kg的滑板B靜止放在光滑水平面上，其右端固定一根輕質(zhì)彈簧，彈簧的自由端C到滑板左端的距離L＝0.5 m，這段滑板與木塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，而彈簧自由端C到彈簧固定端D所對(duì)應(yīng)的滑板上表面光滑.小木塊A以速度v0＝10 m/s由滑板B左端開始沿滑板B表面向右運(yùn)動(dòng).已知木塊A的質(zhì)量m＝1 kg，g取10 m/s2.求：

① 彈簧被壓縮到最短時(shí)木塊A的速度大��；

② 木塊A壓縮彈簧過程中彈簧的最大彈性勢(shì)能.

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某天體的兩顆衛(wèi)星a、b分別在同一平面內(nèi)的P、Q軌道上沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻如圖所示。P、Q軌道的半徑分別為r1、r2，且r2＝4r1，則下面說法正確的是

A. 從圖示位置開始計(jì)時(shí)，在一小段時(shí)間內(nèi)兩衛(wèi)星間的距離不斷減小

B. 在以后運(yùn)動(dòng)過程中，只要衛(wèi)星b處于圖示位置，則衛(wèi)星a也一定處于圖示位置

C. 在以后運(yùn)動(dòng)過程中，只要衛(wèi)星a處于圖示位置，則衛(wèi)星b也一定處于圖示位置

D. 若使衛(wèi)星a變?yōu)樵?/span>Q軌道上運(yùn)動(dòng)，則必須增加衛(wèi)星a的速度

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，MN和PQ是兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌，間距L＝0.5m，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在的平面與豎直面的夾角為θ＝60°，導(dǎo)軌上端M和P與水平面內(nèi)的直流電路相連，導(dǎo)軌所在的空間有垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T。電路中電池電動(dòng)勢(shì)E＝6v，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R＝4Ω。將單刀三擲開關(guān)k(b點(diǎn)為空檔)擲于a點(diǎn)后，將一根長(zhǎng)度等于導(dǎo)軌間距、質(zhì)量m＝0.4kg的直導(dǎo)棒垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)棒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度g＝10m/s2。求：

（1）直導(dǎo)棒的電阻；

（2）將開關(guān)k從a點(diǎn)改擲于b點(diǎn)，經(jīng)過3s再將開關(guān)k擲于c點(diǎn)，電阻R所消耗電功率的最大值和最小值。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下�，F(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是

A. ab中的感應(yīng)電流方向由b到a

B. ab中的感應(yīng)電流逐漸減小

C. ab所受的安培力保持不變

D. ab所受的靜摩擦力逐漸減小

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一輛汽車從靜止開始勻加速開出，然后保持勻速運(yùn)動(dòng)，最后勻減速運(yùn)動(dòng)，直到停止。表中給出了不同時(shí)刻汽車的速度值，則下列說法正確的是

時(shí)刻/s

1.0

2.0

3.0

5.0

7.0

9.5

10.5

速度/ms-1

3

6

9

12

12

9

3

A. 汽車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為3m/s2 ，做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為6m/s2

B. 汽車從開出到停止共經(jīng)歷的時(shí)間是12s

C. 汽車做勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為6s

D. 汽車通過的總路程是96m

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，分布半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，電荷量為負(fù)q、質(zhì)量為m的帶電粒子從磁場(chǎng)邊緣的A點(diǎn)沿半徑AO方向射入磁場(chǎng)，粒子離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了90°角．求：

（1）粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r；

（2）粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小v；

（3）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

（1）供實(shí)驗(yàn)選擇的重物有以下四個(gè)，應(yīng)選擇

A．質(zhì)量為10g 的砝碼

B．質(zhì)量為50g 的塑料球

C．質(zhì)量為200g 的木球

D．質(zhì)量為200g 的鐵球

（2）安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如下圖所示。紙帶的 端（選填“左”或“右’）與重物相連。

（3）上圖中O 點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn)，且速度為零。選取紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G 作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，為驗(yàn)證重物對(duì)應(yīng)O 點(diǎn)和F 點(diǎn)機(jī)械能是否相等，并使數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)便，應(yīng)測(cè)量O、F 兩點(diǎn)間的距離h1和________兩點(diǎn)間的距離h2

（4）已知重物質(zhì)量為m，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T，從O 點(diǎn)到F 點(diǎn)的過程中重物動(dòng)能的增加量ΔEk= （用本題所給字母表示）。

（5）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢(shì)能，于是深入研究阻力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響。他測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)O 的距離h，并計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度v，用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制出v2--h 圖線，如圖所示。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>g=9．8m/s2，由圖線求得重物下落時(shí)受到阻力與所受重力的百分比為 %（保留兩位有效數(shù)字）。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案