题目内容
如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压UAB=
,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为
-
q,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为μ,若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则
(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少?
(2)小物块碰撞后停在何位置?
(3)若小物块与A板碰后向右运动过程中,电量由-
q随离A板距离均匀减小,且恰好回到出发位置,则静止时小物体的所带电荷量的大小为多少?
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解:
(1)加电压后,B极板电势高于A板,小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为
(1分)
小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为
(1分)
故小物块运动的加速度为
(1分)
设小物块与A板相碰时的速度为v1,由
(1分)
解得
(1分)
解二:
(1分) (qE -μmg)L=1/2 mv12 (2分)
(2分)
(2)小物块与A板相碰后以v1大小相等的速度反弹,因为电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变,小物块所受的合外力大小 为
(1分)
加速度大小为
(1分)![]()
设小物块碰后停止时距离为
,注意到末速度为零,有
(1分)
则
(1分)
解二:
(2分) x=2l(2分)
(3)设返回时的平均电量为q′,对全过程由动能定律得:
qEl – 2mgμl + q′El =0 (3分)
q′=
(1分)
联立以上两式:qt=q/6 (1分)
某同学按照图示电路连接后进行实验,灯L1、L2完全相同,且不考虑温度对灯电阻的影响。实验时,该同学把滑动变阻器的滑片P移到某个位置,记下A1表示数0.24A,A3表示数0.32A,V1表示数3.20V,V2表示数0.80V,A2表刻度模糊无法读数。
(1)A1表测量的是流过___________的电流,A3表测量的是流过___________的电流(均选填“L1”、“ L2”、“R1”或“R2”);
(2)通过电路分析可得A2表示数为______________;
(3)过了一段时间,发现灯L1、L2的亮度发生变化,为探究灯亮度发生变化的原因,该同学再次测得各电表的示数,如下表所示(A2表已更换,可以正常读数)。
| 滑片P位置 | A1表示数(A) | A2表示数(A) | A3表示数(A) | V1表示数(V) | V2表示数(V) |
| A | 1.20 | 1.20 | 0.96 | 2.40 | 2.40 |
| B | 1.00 | 1.00 | 0.80 | 2.00 | 2.00 |
| C | 0.75 | 0.75 | 0.60 | 1.50 | 1.50 |
可以判断电路发生的故障是____________________________,这时灯L1 ___________,L2 ____________。(后两空选填“变亮”、“变暗”、“熄灭”或“不变”)
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