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(12分)半径为R,均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场;场强大小沿半径分布如图所示,图中E0已知,E-r曲线下O-R部分的面积等于R-2R部分的面积。

(1)写出E-r曲线下面积的单位;
(2)已知带电球在r≥R处的场强E=kQ/r2,式中k为静电力常量,该均匀带电球所带的电荷量Q为多大?
(3)求球心与球表面间的电势差△U;
(4)质量为m,电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处?
(1)V(伏特)(2)    (3)
(4)

试题分析: (1)根据关系式U=Ed可知,E-r曲线下面积表示电势差,其单位是V(伏特)。
(2)将r=R,E=E0代入关系式E=kQ/r2可得,所以
(3)根据(1)可知,球心与球表面间的电势差
(4)由动能定理可得,.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

质量为1kg的物体被人用手由静止向上提高1m(忽略空气阻力),这时物体的速度是2m/s,下列说法中不正确的是()(   )
A.手对物体做功12J
B.合外力对物体做功2J
C.合外力对物体做功12J
D.物体克服重力做功10J

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(12分)如图所示,在倾角为37o的斜面上,一劲度系数为k=100N/m的轻弹簧一端固定在A点,自然状态时另一端位于B点。斜面上方有一半径R=0.2m、圆心角等于143°的竖直圆弧形光滑轨道与斜面相切于C处,圆弧轨道的最高点为D。斜面AB段光滑,BC段粗糙且长度为0.4m。现将一质量为1kg的小物块从C点由静止释放,小物块将弹簧压缩了0.2m后速度减为零(不计小物块到达B处与弹簧碰撞时的能量损失)。已知弹簧弹性势能表达式Ek=kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量,重力加速度取g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8。(计算结果可保留根号)求:

⑴小物块与斜面BC段间的动摩擦因数μ
⑵小物块第一次返回BC面上时,冲到最远点E,求BE长
⑶若用小物块将弹簧压缩,然后释放,要使小物块在CD段圆弧轨道上运动且不脱离圆弧轨道,则压缩时压缩量应满足的条件

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,MN为平行板电容器C两极板,极板长为L,两极板的间距为d,虚线到M板距离为d,右端为屏,屏足够大与极板垂直,到极板右端的距离为D。有一细电子束沿图中虚线以速度v0连续不断地射入电场且能穿出。已知电子电量为e,电子质量为m,平行板电容器极板间可调偏转电压为UMN,忽略细电子束的宽度及电子所受的重力及电子间的相互作用力。求:

(1)两板间所加偏转电压UMN的范围
(2)若两板间电压恒定为,且N板电势比M板高,电子飞出平行板时的动能多大?
(3)在(2)这种情况下,电子到达屏上时,它   离O点的距离y。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图所示,质量为的滑块(可视为质点)自光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度的滑下。槽的底端与水平传送带相切于左传导轮顶端的B点,A、B的高度差为.传导轮半径很小,两个轮之间的距离为,滑块与传送带间的动摩擦因数.右端的轮子上沿距离地面的高度为.()

(1)若槽的底端没有放滑块,传送带静止不转,滑块滑过C点时的速度大小
(2)若下滑前将质量为的滑块(可视为质点)停放在槽的底端。下滑后与发生弹性碰撞,且碰撞后速度方向不变,则应该满足什么条件?
(3)若在(2)的前提条件下,若传送带顺时针运转,且速度为m/s。求滑块落地点间的最大距离

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(10分)一个质量为m的小球拴在钢绳的一端,另一端施加大小为F1的拉力作用,在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动。今将力的大小改变为F2,使小球仍在水平面上做匀速圆周运动,但半径变为R2,小球运动的半径由R1变为R2过程中拉力对小球做的功。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一个物体由静止开始,从A点出发分别经三个不同的光滑斜面下滑到同一水平面上的C1、C2、C3处。下列说法正确的是(      )
A.物体在C1、C2、C3处的动能相等
B.物体在C1、C2、C3处的速度相等
C.物体在C1、C2、C3处重力的瞬时功率相等
D.物体沿三个斜面下滑的时间相等

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

2007年10月24日,我国成功地发射了“嫦娥一号”探月卫星。卫星进入地球轨道后还需要对卫星进行10次点火控制。前4次点火,让卫星不断变轨加速,当卫星加速到的速度时进入地月转移轨道向月球飞去。后6次点火的主要作用是修正飞行方向和被月球捕获时的紧急刹车,最终把卫星送入离月面h=200km高的工作轨道(可视为匀速圆周运动)。已知地球质量是月球质量的81倍,,卫星质量为2350kg,地球表面重力加速度,引力恒量。(结果保留一位有效数字)求:
(1)地球的质量。
(2)卫星从离开地球轨道进入地月转移轨道最终稳定在离月球表面h=200km的工作轨道上外力对它做了多少功?(忽略地球自转及月球绕地球公转的影响)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(12分)如图所示,ABC为一固定的半圆形轨道,轨道半径R=0.4m,A、C两点在同一水平面上.现从A点正上方h=2m的地方以v0=4m/s的初速度竖直向下抛出一质量m=2kg的小球(可视为质点),小球刚好从A点进入半圆轨道.不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2

(1)若轨道光滑,求小球下落到最低点B时的速度大小;
(2)若轨道光滑,求小球相对C点上升的最大高度;
(3)实际发现小球从C点飞出后相对C点上升的最大高度为2.5m,求小球在半圆轨道上克服摩擦力所做的功.

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