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17.如图所示,空间的虚线框内有匀强电场,AA′、BB′、CC′是该电场的三个等势面,相邻等势面间的距离为0.5cm,其中BB′为零势面.一个质量为m,带电荷量为q的粒子沿AA′方向以初动能色Ek图中的P点进入电场,刚好从C′点离开电场.已知PA′=2cm,粒子的重力忽略不计,下列说法中正确的是(  )
A.该粒子通过零势面时的动能是1.25Ek
B.该粒子在P点的电势能是1.5Ek
C.该粒子到达C′点时的动能是2Ek
D.该粒子到达C′点时的电势能是0.5Ek

分析 BB′为零势面,知匀强电场的方向竖直向上,带电粒子做类平抛运动,根据水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,求出末速度与初速度的关系,从而得出末动能和初动能的关系,根据动能定理和电场力做功与电势能的关系得出各个位置的动能和电势能.

解答 解:A、P到C′过程中电场力做功W=EK′-EK=EK,所以粒子通过等势面BB′时电场力做功为$\frac{{E}_{k}}{2}$,根据动能定理知,粒子通过等势面BB′时的动能是1.5EK.即粒子通过零势面时的动能,故A错误.
B、电场力做功等于电势能的减小量,粒子通过等势面BB′时电场力做功为$\frac{{E}_{k}}{2}$,所以电势能减小$\frac{{E}_{k}}{2}$,BB′为零势面,所以粒子在P点时的电势能是0.5Ek.故B错误.
C、带电粒子做类平抛运动,水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,有:
v0t=2cm,$\frac{{v}_{y}t}{2}$=1cm,
解得:vy=v0
所以离开电场时的速度v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}{+v}_{y}^{2}}$=$\sqrt{2}$v0.因为初动能EK=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{0}^{2}$,粒子到达C′点时的动能EK′=$\frac{1}{2}$mv2=mv${\;}_{0}^{2}$=2EK,故C正确
D、P到C′过程中电场力做功为EK,电势能减小EK,所以粒子到达C′点时的电势能是-0.5Ek.故D错误.
故选:C.

点评 解决本题的关键知道粒子做类平抛运动,知道水平方向上和竖直方向上的运动规律,以及掌握动能定理和电场力做功与电势能的关系.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

7.将一带正电的试探电荷顺着电场线方向移动,则(  )
A.受到的电场力会越来越大B.受到的电场力会越来越小
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8.以下涉及物理学史上的叙述中,说法不正确的是(  )
A.麦克斯韦预言了电磁波的存在,后来被赫兹所证实
B.法拉第通过实验研究,总结出法拉第电磁感应定律
C.安培通过多年的研究,发现了电流周围存在磁场
D.开普勒揭示了行星的运动规律,为牛顿万有引力定律的发现奠定了基础

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5.有一电子由静止开始经电压U1加速后,进入两块间距为d,电压为U2的平行金属板间,若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿出电场,设电子的电量为e,质量为m.(重力不计)求:
(1)电子刚进入U2电场时的初速度V0
(2)金属板的长度L
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12.如图甲所示是一打桩机的简易模型.质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入2cm深度,且物体不再被弹起.若以初始状态物体与钉子接触处为零势能点,物体上升过程中,机械能E与上升高度h的关系图象如图乙所示.撞击前不计所有摩擦,钉子质量忽略不计,g取10m/s2.则(  )
A.物体开始上升过程的加速度为2m/s2
B.物体上升过程的最大速度为12m/s
C.物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率为12W
D.钉子受到的平均阻力为600N

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

2.关于布朗运动的下列说法中正确的是(  )
A.所谓布朗运动是指液体分子的无规则运动
B.所谓布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动
C.布朗运动产生的条件是液体温度足够高
D.温度越高、固体颗粒越小布朗运动越明显

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

9.如图所示,一条红色光线和另一条紫色光线,以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形玻璃柱体,其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出.则可知(  )
A.挡住BO光线,OC光线是红光
B.挡住BO光线,OC光线是紫光
C.BO光线较AO光线穿过玻璃砖所需时间长
D.在双缝干涉实验中,若仅将入射光由AO光线变为BO光线,则干涉亮条纹间距变小

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6.在一段半径为R=15m的圆弧形水平弯道上,已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的μ=0.70倍,试求汽车拐弯时的最大速度.

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7.如图所示,水平轨道AB段粗糙,长为L=0.2m,BC和半圆轨道均可视为光滑,在左端竖直墙上固定一轻质弹簧,有一可视为质点的小球,小球质量m=1kg,与轨道间动摩擦因数μ=0.6,现将小球压缩轻质弹簧至A点后由静止释放 (小球和弹簧不粘连),发现小球刚好能沿半圆轨道内侧滑下,C点为轨道的最高点,D点为轨道的最低点.小物块离开D点后,做平抛运动,恰好垂直于倾斜挡板打在挡板跟水平面相交的E点.已知半圆轨道的半径R=0.9m,D点距水平面的高度h=0.75m,取g=10m/s2,试求:
(1)压缩的弹簧所具有的弹性势能;
(2)小物块经过D点时对轨道压力的大小;
(3)倾斜挡板与水平面间的夹角θ.

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