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20xx教科版高中物理選修3-117等勢(shì)線和運(yùn)動(dòng)軌跡同步精練-閱讀頁(yè)

2024-12-18 18:23本頁(yè)面
  

【正文】 析 小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中除重力做功外 , 還有電場(chǎng)力做功 , 所以機(jī)械能不守恒 , A錯(cuò)誤;小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中 , 重力與電場(chǎng)力均做正功 , 重力勢(shì)能減 少 mgR, 電勢(shì)能減少 EqR,而動(dòng)能增加 mgR+ EqR, 到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大 , 所以速度最大 , 因此 B 正確 , C、 D 錯(cuò)誤 . 圖 1- 7- 16 10. 如圖 1- 7- 16 所示 , A、 B、 C為一等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn) , 某勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線平行于該三角形平面 . 現(xiàn)將電荷量為 10- 8 C的正點(diǎn)電荷從 A點(diǎn)移到 B點(diǎn) , 電場(chǎng)力做功為 3 10- 6 J, 將另一電荷量為 10- 8 C 的負(fù)點(diǎn) 電荷從 A點(diǎn)移到 C點(diǎn) , 克服電場(chǎng)力做功 3 10- 6 J. 若AB邊長(zhǎng)為 2 3 cm, 則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為 ________. 方向 ________. 答案 104 V/m 為垂直 B、 C連線由 A指向 BC 解析 正點(diǎn)電荷從 A點(diǎn)移到 B 點(diǎn)時(shí) , 電場(chǎng)力做正功 , 故 A點(diǎn)電勢(shì)高于 B點(diǎn) , 可求得:UAB= WABq = 3 10- 610- 8 V= 300 V. 負(fù)點(diǎn)電荷從 A點(diǎn)移到 C點(diǎn) , 克服電場(chǎng)力做功 , 同理可判斷 A點(diǎn)電勢(shì)高于 C點(diǎn) , 可求得: UAC= WACq = - 3 10- 6- 10- 8 V= 300 V. 因此 B、 C兩點(diǎn)電勢(shì)相等 , UBC= 0, 由于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)線是一簇平行直線 . 因此 ,BC為一等勢(shì)線 , 故電場(chǎng)線方向垂直 D為直線 BC的中點(diǎn) , 則電場(chǎng)方向?yàn)橛?A指向 D.直線 AB在電場(chǎng)方向的距離 d等于線段 AD的長(zhǎng)度 , 故由勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式可得: E= UABd = 3002 3 10- 2 cos 30176。 角斜向上射入電場(chǎng) , 要使小球做直線運(yùn)動(dòng) . 問: 圖 1- 7- 18 (1)小球應(yīng)帶何種電荷?電荷量是多少? (2)在入射方向上小球最大位移量是多少? (電場(chǎng)足夠大 ) 答案 (1)正電荷 mgdU (2) 2v204g 解析 (1)做電場(chǎng)線如下圖 (a)所示 , 由題意 , 只有小球受 到向左的 電場(chǎng)力 , 電場(chǎng)力和重力的合力與初速度才可能在一條直線上 , 如下圖 (b)所示 , 只有當(dāng) F 合 與 v0在一條直線上才可能使小球做直線運(yùn)動(dòng) . 所以小球帶正電 , 小球沿 v0方向做勻減速運(yùn)動(dòng) . 由 (b)知 qE= mg.相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差用 U表示 , 所以 E= Ud, 所以 q= mgE = mgdU . (2)由圖 (b)知 , F 合 = ( qE) 2+( mg) 2= 2mg(因?yàn)?qE= mg) 由動(dòng)能定理得- F 合 sm= 0- 12mv20 所以 sm= mv202 2mg=2v204g .
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