题目内容
【题目】通过科学实践,人们建立起了各种能量的概念,总结出了一些能量守恒的规律.势能是一种由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能量,如我们学过的重力势能和电势能就是典型代表.
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(1)如图所示,光滑直导轨AB和BC在底部B处平滑连接,形成凹槽结构,导轨的A、C两端在同一水平面上,B到AC水平面距离为H.有一质量为m的小球(可视为质点)从B处以初速度v0(v0<
)沿轨道向上运动,能使小球在凹槽轨道上一定范围内来回运动.已知重力加速度为g,以A、C两点所在水平面为零势能参考面,求小球在底部B处的机械能E机.
(2)静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线,图中φ0和 d为已知量.一带负电粒子在电场中x轴上
处,由静止开始,在电场力作用下沿x 轴做往复运动.已知该粒子质量为m、电荷量为-q,忽略重力.求:
a.粒子在x=0处的动能与电势能之和;
b.从静止开始,粒子第一次返回到
处所用时间T.
【答案】(1)
(2)
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【解析】
(1)小球在底部B处的机械能为:
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(2)a. 由图2可知:在
处电势为![]()
粒子在x = 0处动能与电势能之和,与在
处相同,均为:![]()
b.粒子在电场中加速度大小为![]()
从
处运动至x = 0处用时为![]()
解得![]()
所以第一次返回
处所用时间为
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