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A、B两金属板如图竖直固定在绝缘底座上,与底座的总质量为m.将其静放在光滑水平面上.已知两金属板间的电压为U,极板间距为d.在A板底端上有一小孔,质量也为m、带正电、电荷量为q的小滑块以v0的速度从小孔水平滑入极板间,小滑块最远可滑到距A板为x的P点.已知小滑块与底座间的动摩擦因数为μ,极板外侧的电场强度为0.不计电场的边缘效应以及小滑块电荷对电场的影响.求:
(1)x的值;
(2)小滑块在极板间运动的全过程中,因与底座间的摩擦而产生的内能.
分析:(1)当小滑块最远可滑到距A板为x的P点,系统速度相同,根据动量守恒定律求出系统最终的速度,再对系统运用动能定理,求出x的值.
(2)当qE≤μmg时,小滑块滑到P点后,不再相对底座滑动. 根据功能关系求出摩擦力产生的热量.当qE≥μmg时,小滑块滑到P点后,将相对底座反向向右滑动,最终从A极板滑出电场,再根据功能关系求出摩擦产生的热量.
解答:解:(1)因底座与水平面无摩擦,系统动量守恒.当小滑块滑到P点时,与底座共速,设此速度为v.则
由动量守恒定律得  mv0=(m+m)v                
系统克服电场力及摩擦力做功  qEx+μmgx=
1
2
mv02-
1
2
(m+m)v2
 
又   E=
U
d
                 
解得   x=
mdv02
4(qU+μmgd)

(2)①当qE≤μmg时,小滑块滑到P点后,不再相对底座滑动.    
与底座间的摩擦而产生的内能 Q=μmgx 
解得  Q=
μm2gv02d
4(qU+μmgd)

②当qE≥μmg时,小滑块滑到P点后,将相对底座反向向右滑动,最终从A极板滑出电场.                                    
系统克服摩擦力做功产生的热量 Q=μmg?2x 
解得Q=
μm2gv02d
2(qU+μmgd)

答:(1)x的值x=
mdv02
4(qU+μmgd)

(2)当qE≤μmg时,因与底座间的摩擦而产生的内能Q=
μm2gv02d
4(qU+μmgd)

当qE≥μmg时,因与底座间的摩擦而产生的内能Q=
μm2gv02d
2(qU+μmgd)
点评:本题综合考查了动量守恒定律、动能定理以及功能关系,综合性较强,对学生的能力要求较高,需加强训练.
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科目:高中物理 来源: 题型:

A、B两金属板如图竖直固定在绝缘底座上,与底座的总质量为m.将其静放在光滑水平面上.已知两金属板间的电压为U,极板间距为d.在A板底端上有一小孔,质量也为m、带正电、电荷量为q的小滑块以v0的速度从小孔水平滑入极板间,小滑块最远可滑到距A板为x的P点.已知小滑块与底座间的动摩擦因数为μ,极板外侧的电场强度为0.不计电场的边缘效应以及小滑块电荷对电场的影响.求:

1.x的值;

2.小滑块在极板间运动的全过程中,因与底座间的摩擦而产生的内能.

 

 

 

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科目:高中物理 来源:2011年广东省徐闻一中高三第四次月考物理卷 题型:计算题

A、B两金属板如图竖直固定在绝缘底座上,与底座的总质量为m.将其静放在光滑水平面上.已知两金属板间的电压为U,极板间距为d.在A板底端上有一小孔,质量也为m、带正电、电荷量为q的小滑块以v0的速度从小孔水平滑入极板间,小滑块最远可滑到距A板为x的P点.已知小滑块与底座间的动摩擦因数为μ,极板外侧的电场强度为0.不计电场的边缘效应以及小滑块电荷对电场的影响.求:

【小题1】x的值;
【小题2】小滑块在极板间运动的全过程中,因与底座间的摩擦而产生的内能.

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科目:高中物理 来源:2011年广东省高三第四次月考物理卷 题型:计算题

A、B两金属板如图竖直固定在绝缘底座上,与底座的总质量为m.将其静放在光滑水平面上.已知两金属板间的电压为U,极板间距为d.在A板底端上有一小孔,质量也为m、带正电、电荷量为q的小滑块以v0的速度从小孔水平滑入极板间,小滑块最远可滑到距A板为x的P点.已知小滑块与底座间的动摩擦因数为μ,极板外侧的电场强度为0.不计电场的边缘效应以及小滑块电荷对电场的影响.求:

1.x的值;

2.小滑块在极板间运动的全过程中,因与底座间的摩擦而产生的内能.

 

 

 

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科目:高中物理 来源:0119 月考题 题型:计算题

A、B两金属板如图竖直固定在绝缘底座上,与底座的总质量为m,将其静放在光滑水平面上。已知两金属板间的电压为U,极板间距为d。在A板底端上有一小孔,质量也为m、带正电、电荷量为q的小滑块以v0的速度从小孔水平滑入极板间,小滑块最远可滑到距A板为x的P点。已知小滑块与底座间的动摩擦因数为μ,极板外侧的电场强度为0。不计电场的边缘效应以及小滑块电荷对电场的影响。求:
(1)x的值;
(2)小滑块在极板间运动的全过程中,因与底座间的摩擦而产生的内能。

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