24.匀强电场的方向沿x轴正向.电场强度E随x的分布如图所示.图中E0和d均为已知量.将带正电的质点A在O点由静止释放.A离开电场足够远后.再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放.当B在电场中运动时.A.B间的相互作用力及相互作用能均为零,B离开电场后.A.B间的相互作用视为静电作用.已知A的电荷量为Q.A和B的质量分别为m和.不计重力. (1)求A在电场中的运动时间t, (2)若B的电荷量.求两质点相互作用能的最大值Epm, (3)为使B离开电场后不改变运动方向.求B所带电荷量的最大值qm. 解析:(1)A在电场中做匀加速直线运动位移为d.根据牛顿第二定律 ① 根据位移公式得 (2)设A.B分别离开电场后的速度为vA和vB.根据动能定理有 ② ③ 由以上两式比较可知A.B分别离开电场后的速度为vA小于vB.所以B离开电场后与A间的静电斥力使B减速.使A加速.A.B系统的总动能减小.相互作用能增大.当A.B的速度相同为v时系统的总动能最小.相互作用能最大.在此过程中只有相互作用的静电斥力系统的能量和动量都守恒有 ④ ⑤ 连立②③④⑤四式解得 (3)A.B间距达到最小后静电斥力继续使B减速.使A加速.A.B系统的总动能增大.相互作用能减小.A.B间距达到无穷大时相互作用能为0.为使B离开电场后不改变运动方向.B的速度满足条件 ⑥.根据系统的能量和动量都守恒有 ⑦ ⑧ ③式中B的电量变为qB有 ⑨ 连立②⑥⑦⑧⑨五式解得 .所以B所带电荷量的最大值 查看更多

 

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(2012年4月北京西城一模)如图1所示,一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L,距左端L处的右侧一段弯成半径为的四分之一圆弧,圆弧导轨的左、右两段处于高度相差的水平面上。以弧形导轨的末端点O为坐标原点,水平向右为x轴正方向,建立Ox坐标轴。圆弧导轨所在区域无磁场;左段区域存在空间上均匀分布,但随时间t均匀变化的磁场B(t),如图2所示;右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化,只沿x方向均匀变化的磁场B(x),如图3所示;磁场B(t)和B(x)的方向均竖直向上。在圆弧导轨最上端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,金属棒由静止开始下滑时左段磁场B(t)开始变化,金属棒与导轨始终接触良好,经过时间t0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端。已知金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g。

       (1)求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中,回路中产生的感应电动势E;

       (2)如果根据已知条件,金属棒能离开右段磁场B(x)区域,离开时的速度为v,求金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q;

       (3)如果根据已知条件,金属棒滑行到x=x1,位置时停下来,

       a.求金属棒在水平轨道上滑动过程中遁过导体棒的电荷量q;

       b.通过计算,确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置。

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