20.質(zhì)量為2m,帶2q正電荷的小球A,起初靜止在光滑絕緣水平面上,當另一質(zhì)量為m、帶q負電荷的小球B以速度v0離A而去的同時,釋放A球,如圖所示.若某時刻兩球的電勢能有最大值,此時B球速度vB=$\frac{{v}_{0}}{3}$;與開始時相比,電勢能最多增加$\frac{1}{3}m{v}_{0}^{2}$.

分析 釋放A球,A球受到庫侖引力做加速運動,B球受到庫侖引力做減速運動,在速度相等前,兩者距離越來越大,當速度相等時,兩球的距離最大,電場力做功最大,系統(tǒng)的電勢能有最大值,根據(jù)動量守恒定律求出兩球的速度.
電場力做功等于電勢能的減小量,根據(jù)能量守恒求出電勢能的增加量.

解答 解:當兩球速度相同時,相距最遠,系統(tǒng)克服電場力做功最多,兩球的電勢能最大,根據(jù)動量守恒定律得:
  mv0=3mvB
解得:vB=$\frac{{v}_{0}}{3}$.
根據(jù)能量守恒定律,系統(tǒng)動能的減小量等于電勢能的增加量,有:
△Ep=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$-$\frac{1}{2}•3m{v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{3}m{v}_{0}^{2}$
故答案為:$\frac{{v}_{0}}{3}$,$\frac{1}{3}m{v}_{0}^{2}$.

點評 本題綜合考查了動量守恒定律、能量守恒定律和功能關(guān)系,綜合性較強,關(guān)鍵要判斷出速度相等時,電勢能最大,對學(xué)生的能力要求較高,需加強訓(xùn)練.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.對物體所受合外力的判斷,下列說法正確的是( 。
A.合外力越大,其速度改變量也越大
B.合外力不變(F≠0),其運動狀態(tài)就不改變
C.合外力變化,其速度的變化率一定變化
D.合外力減小時,物體的速度也一定減小

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.一質(zhì)量為m=0.5kg的小物體從足夠高的光滑曲面上自由滑下,然后滑上一水平傳送帶.已知物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,傳送帶水平部分的長度L=5m,兩端的傳動輪半徑為R=0.2m,在電動機的帶動下始終以ω=15rad/s的角速度沿順時針勻速轉(zhuǎn)運,傳送帶下表面離地面的高度h不變.如果物體開始沿曲面下滑時距傳送帶表面的高度為H,初速度為零,g取10m/s2.求;
(1)當H=0.2m時,物體通過傳送帶過程中,電動機多消耗的電能.
(2)當H=1.25時,物體通過傳送帶后,在傳送帶上留下的劃痕的長度.
(3)H在什么范圍內(nèi)時,物體離開傳送帶后的落地點在同一位置.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.有一個帶電荷量q=2×10-6C的點電荷,從某電場中的A點移到B點,電荷克服電場力做4×10-4J的功,從B點移到C點電場力對電荷做功8×10-4J,求A、C兩點間電勢差,并指明A、C兩點哪點電勢較高.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.如圖1所示,兩平行金屬板豎直放置,左極板接地,中間有小孔.右極板電勢隨時間變化的規(guī)律如圖2所示.電子原來靜止在左極板小孔處.(不計重力作用)下列說法中正確的是( 。
A.t=$\frac{T}{4}$時刻釋放電子,電子一定打到右極板上
B.t=0時刻釋放電子,電子可能在兩板間振動
C.t=0時刻釋放電子,電子將始終向右運動
D.t=$\frac{3T}{8}$時刻釋放電子,電子必將打到左極板上

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

5.如圖所示,在圓心O處固定一正點電荷,現(xiàn)從P點以相同的速率發(fā)射兩個檢驗電荷a、b,只在電場力作用下分別沿PM、PN運動到M、N兩點,M、N都在以O(shè)為圓心的圓上.若檢驗電荷a、b的質(zhì)量、電荷量均相等,則下列判斷正確的是( 。
A.a帶正電,b帶負電
B.P點的場強小于N點的場強
C.a電荷電勢能減少,b電荷電勢能增加
D.a、b到達M、N時兩粒子速率相等

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

12.驗證“力的平行四邊形定則”實驗如圖所示,A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細繩的結(jié)點,OB、OC為細繩,圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖.圖甲中彈簧秤B的讀數(shù)為11.40N;圖乙中的F和F'兩力中,方向一定沿OA方向的是F.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中:
(1)某同學(xué)采用了如圖所示的實驗裝置,為了使實驗中能將砝碼和砝碼盤的總重力當作小車受到的合外力,以下步驟必須采用的有BC
A.保證小車下面的長木板水平放置
B.將小車下面的長木板右端適當墊高以平衡摩擦力
C.使小車質(zhì)量遠遠大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量
D.使小車質(zhì)量遠遠小于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量
(2)某同學(xué)測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示:(小車質(zhì)量保持不變)
F/N0.200.300.400.500.60
a/m/s20.300.400.480.600.72
①請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標圖上作出a-F圖象.
②圖象不過坐標原點的原因可能是平衡摩擦力過度造成的.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.如圖,一質(zhì)量為2m的小球套在一“”滑桿上,小球與滑桿的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,BC段為半徑為R半圓,靜止于A處的小球在大小為F=2mg,方向與水平面成37°角的拉力F作用下沿桿運動,到達B點時立刻撤去F,小球沿光滑圓弧向上沖并越過C點后落在D點(圖中未畫出),已知D點距離B點的距離為R,且AB的距離為S=10R.試求:
(1)小球在C點對滑桿的壓力.
(2)小球在B點的速度大小
(3)BC過程小球克服摩擦力所做的功.

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