题目内容
如图所示；“U”形框架由两平行金属板A、B和绝缘底座P组成，在金属板A、B上同一高度处开有两个小孔M、N，并在M、N之间固定一绝缘光滑平板，整个装置静止固定在水平面上．两平行金属板A、B接上电压为150KV的稳压电源，两金属板间距为d=0.1m．现有一电荷分布均匀的带电量为q=5×10-5C，质量为m=0.01kg，长度为l=0.04m的绝缘橡胶棒以v=10
m/s的速度由右边小孔水平滑入“U”形框架中，设绝缘棒的电荷量对“U”形框架内的电场没有影响．问：（1）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的加速度
（2）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的速度．
（3）橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中增加的最大电势能．
【答案】分析：（1）由公式E=
求出金属板间的电场强度，根据牛顿第二定律求解橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的加速度．
（2）由动能定理求解橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的速度．
（3）根据能量守恒求解橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中增加的最大电势能．
解答：解：（1）金属板间的电场强度为E=
=
=1.5×106V/m
由牛顿第二定律得：a=
=
（2）设带电橡胶棒刚好全部进入“U”形框架时，则由动能定理：
-
=
-
解得：v=
=
m/s=0m/s
（3）增加电势能的最大值等于动能减小的最大值：
△Ep=△Ek=
=
答：
（1）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的加速度为7.5×103m/s2．
（2）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的速度是0．
（3）橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中增加的最大电势能是1.5J．
点评：本题文字较多，题干较长，要善于抓住有效信息，实质是匀减速运动的问题．
求出金属板间的电场强度，根据牛顿第二定律求解橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的加速度．（2）由动能定理求解橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的速度．
（3）根据能量守恒求解橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中增加的最大电势能．
解答：解：（1）金属板间的电场强度为E=
==1.5×106V/m由牛顿第二定律得：a=
=（2）设带电橡胶棒刚好全部进入“U”形框架时，则由动能定理：
-
=-解得：v=
=m/s=0m/s（3）增加电势能的最大值等于动能减小的最大值：
△Ep=△Ek=
=答：
（1）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的加速度为7.5×103m/s2．
（2）橡胶棒刚好全部进入“U”形框架内的速度是0．
（3）橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中增加的最大电势能是1.5J．
点评：本题文字较多，题干较长，要善于抓住有效信息，实质是匀减速运动的问题．
练习册系列答案
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（2004?江苏）如图所示，U形导线框MNQP水平放置在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中，磁感线方向与导线框所在平面垂直，导线MN和PQ足够长，间距为0.5m，横跨在导线框上的导体棒ab的电阻r=1.0Ω，接在NQ间的电阻R=4．OΩ，电压表为理想电表，其余电阻不计．若导体棒在水平外力作用下以速度ν=2.0m/s向左做匀速直线运动，不计导体棒与导线框间的摩擦．
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