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如图所示,三块平行金属板竖直固定在表面光滑的绝缘小车上,并与车内的电池连接,小车的总质量为M,A、B板,B、C板间距均为L,金属扳B、C上,开有小孔,两小孔的连线沿水平方向且垂直于三块金属板,整个装置静止在光滑水平面上,已知车内电池G的电动势为E,电池H的电动势为E,现有一质量为m,带电量为+q的小球以初速度v沿两孔连线方向射入小车(设带电小球不影响板间电场).                       

(1)小球进入小车中由C板向B板运动时,小球和小车各做什么运动?

(2)证明小球由C板到B板的过程中,电场力对球和小车组成的系统做功为qE

(3)为使小球不打到A板上,电池H的电动势E应满足什么条件?

(1) 向左做匀加速直线运动,车向右做匀加速直线运动(2) W=W+W=FL=qE(3)  E>E+(Mmv/2q(M+m))


解析:

(1)带电小球进入小车由C向B运动的过程中,由于车和球受恒定电场力的作用球向左做匀加速直线运动,车向右做匀加速直线运动.

 ?(2)金属板B、C间的电场强度为

  E=E/L,

 ?带电小球和车所受的电场力为 F=qE=qE/L.

 ?设小车的位移为s,则球的位移为L-s,电场力对车的功为W=Fs,电场力对球所做的功为

 ?W=F(L-s),所以电场力对球与车组成的系统做功为

 ?W=W+W=FL=qE

 ?(3)小球进入A、B板间运动后,小球和车均做匀减速运动,设小球相对小车静止时,小球和车的速度为v,由动量守恒,有 mv=(M+m)v,

由动能定理知

 ?qE-qE>(1/2)mv-(1/2)(M+m)v

则  E>E+(Mmv/2q(M+m)).

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,三块平行金属板竖直固定在表面光滑的绝缘小车上,A、B板,B、C板间距离均为L,并分别与电动势为ε1和ε2的电池相连,金属板B、C下端开有小孔,两孔的连线沿水平方向垂直于三块金属板,整个装置的总质量为M,并静止在光滑水平面上.现有一质量为m,带电量为+q的小球以初速度v0沿两孔连线方向从C板射入小车(设带电小球不影响板间电场).
(1)小球由C板向B板运动过程中,小球和小车各做什么运动?
(2)证明小球由C板运动到B板的过程中,电场对小球和小车组成的系统所做功为qε1
(3)为使小球不打到A板上,电动势ε2应满足什么条件?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,三块平行金属板竖直固定在绝缘小车上,并与车内电池连接,小车总质量为M,静止在光滑水平面上,金属板B、C中间开有小孔,两孔在同一水平线上,已知车内电池G的电动势为 E1 ,现有一质量为m,带电量为q的粒子(不计重力),以初速 ,水平射入C板小孔,它穿过B板小孔后继续向A板运动。

    ①为使粒子不至打到A板上,电池H的电动势 E2 应满足什么条件?

    ②若A、B、C间隔均为d,满足上面条件的电池H的电动势用 E2 表示,则当小车运动后,其速度大小具有最小值时,带电粒子离B板的距离是多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,三块平行金属板竖直固定在表面光滑的绝缘小车上,A、B板,B、C板间距离均为L,并分别与电动势为E1和E2的电池相连,金属板B、C下端开有小孔,两孔的连线沿水平方向垂直于三块金属板,整个装置的总质量为M,并静止在光滑水平面上。现有一质量为m、带电荷量为+q的小球以初速度v0沿两孔连线方向从C板射入小车(设带电小球不影响板间电场)。

(1)小球由C板向B板运动过程中,小球和小车各做什么运动?

(2)证明小球由C板运动到B板的过程中,电场对小球和小车组成的系统所做功为qε1

(3)为使小球不打到A板上,电动势ε2应满足什么条件?

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科目:高中物理 来源:2008年广东省广州市高考物理二模试卷(解析版) 题型:解答题

如图所示,三块平行金属板竖直固定在表面光滑的绝缘小车上,A、B板,B、C板间距离均为L,并分别与电动势为ε1和ε2的电池相连,金属板B、C下端开有小孔,两孔的连线沿水平方向垂直于三块金属板,整个装置的总质量为M,并静止在光滑水平面上.现有一质量为m,带电量为+q的小球以初速度v沿两孔连线方向从C板射入小车(设带电小球不影响板间电场).
(1)小球由C板向B板运动过程中,小球和小车各做什么运动?
(2)证明小球由C板运动到B板的过程中,电场对小球和小车组成的系统所做功为qε1
(3)为使小球不打到A板上,电动势ε2应满足什么条件?

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