题目内容

5.如图所示,竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场,在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球,P小球从紧靠左极板处由静止开始释放,Q小球从两板正中央由静止开始释放,两小球最后都能打在右极板上的同一点M上.则从开始释放到打到右极板的过程中(  )
A.它们的电荷量之比qP:qQ=2:1
B.它们的运动时间之比tP:tQ=2:1
C.它们的动能增加量之比△EkP:△EkQ=4:1
D.它们的电势能减少量之比△EP:△EQ=4:1

分析 两小球在电场中均受到重力和电场力作用,两小球均沿图所示的虚线做初速度为零的匀加速直线运动; 把运动沿水平和竖直方向进行分解,在竖直方向上做自由落体运动,在水平方向均做初速度为零的匀加速直线运动.因在竖直方向上位移相同,所以两球运动时间相同,从而判断出在水平方向上的加速度的关系和电场力的关系,结合能量的转化和守恒及运动学公式可判断个选项的正误.

解答 解:B、两小球在竖直方向做自由落体运动,水平在电场力作用下做初速度为0的匀加速直线运动,故两小球运动时在竖直方向自由下落的高度相同,由h=$\frac{1}{2}g{t}_{\;}^{2}$可知他们运动时间相等,故B错误;
ACD、根据分运动的等时性,沿电场方向加速时间也相等,由$s=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$可得P、Q两球的水平加速度为2倍关系;由$a=\frac{qE}{m}$可知,带电量也为2倍关系.选项A正确;可知两球的加速度关系为aP=2aQ,由F=ma可得电场力有关系Fp=2FQ,而水平方向Sp=2SQ,由功的公式知,电场力对两球做功有关系Wp=4WQ,所以电势能变化是4倍的关系.在竖直方向上重力做功相等,所以两球合力做功并不是4倍关系.可知C错误.D正确
故选:AD.

点评 该题考察了带电粒子在平行板电容器中的运动,本题关键将两个小球的运动分解为水平方向和竖直方向的分运动,然后结合运动学公式、牛顿运动定律和能量列式分析.

练习册系列答案
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14.用如图1所示装置验证机械能守恒定律时,

(1)该实验中必需使用到的仪器是C
A.天平                      B.秒表C. 毫米刻度尺             D.弹簧测力计
(2)下列做法正确的有AB
A.图甲中两限位孔必须在同一竖直线上
B.实验前,应用夹子夹住纸带上端,使纸带保持竖直
C.实验时,先放手松开纸带再接通打点计时器电源
D.实验所用的电火花打点计时器应接到220直流电源上
E.数据处理时,应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
(3)实验中,要从打出来的几条纸带中选择第1、2个点的间距接近2mm、并且点迹清晰的纸带来进行测量和数据处理.几个同学在利用毫米刻度尺测量第1、2个点的间距时,测量结果分别记录如下,你认为哪一个符合测量读数的规则?C
A.1.900mm            B.1.90mm          C.1.9mm           D.2mm
(4)实验中得到一条符合要求的点迹清晰的纸带,如图2所示.把第一个点记作O,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E.经测量得:$\overline{OA}$=19.00cm,$\overline{AC}$=8.36cm,$\overline{CE}$=9.98cm.当地重力加速度g=9.8m/s2,实验所用电源的频率为50Hz,若重物的质量为100g.根据以上数据,可得重物由O点运动到C点的过程中,重力势能的减少量为0.27J,动能的增加量为0.26J.(结果均保留两位有效数字)

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