如图甲所示,光滑的绝缘细杆水平放置,有孔小球套在杆上,整个装置固定于某一电场中。以杆左端为原点,沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。沿杆方向电场强度E随位置x的分布如图乙所示,场强为正表示方向水平向右,场强为负表示方向水平向左。图乙中曲线在0≤x≤0.20m和x≥0.4m范围可看作直线。小球质量m=0.02kg,带电量q=+1×10-6C。若小球在x2处获得一个v=0.4m/s的向右初速度,最远可以运动到x4处。
(1)求杆上x4到x8两点间的电势差大小U;
(2)若小球在x6处由静止释放后,开始向左运动,求:
a. 加速运动过程中的最大加速度am;
b. 向左运动的最大距离sm;
(3)若已知小球在x2处以初速度v0向左减速运动,速度减为零后又返回x2处,所用总时间为t0,求小球在x2处以初速度4v0向左运动,再返回到x2处所用的时间(小球运动过程中始终未脱离杆) 。你可能不会计算,但小球向左运动过程中受力特点你并不陌生,请展开联想,通过类比分析得出结果。
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如图甲所示,光滑的绝缘细杆水平放置,有孔小球套在杆上,整个装置固定于某一电场中。以杆左端为原点,沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。沿杆方向电场强度E随位置x的分布如图乙所示,场强为正表示方向水平向右,场强为负表示方向水平向左。图乙中曲线在0≤x≤0.20m和x≥0.4m范围可看作直线。小球质量m=0.02kg,带电量q=+1×10-6C。若小球在x2处获得一个v=0.4m/s的向右初速度,最远可以运动到x4处。
(1)求杆上x4到x8两点间的电势差大小U;
(2)若小球在x6处由静止释放后,开始向左运动,求:
a. 加速运动过程中的最大加速度am;
b. 向左运动的最大距离sm;
(3)若已知小球在x2处以初速度v0向左减速运动,速度减为零后又返回x2处,所用总时间为t0,求小球在x2处以初速度4v0向左运动,再返回到x2处所用的时间(小球运动过程中始终未脱离杆) 。你可能不会计算,但小球向左运动过程中受力特点你并不陌生,请展开联想,通过类比分析得出结果。
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如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上。整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。现有一质量为m、带电荷量为+q的小球A,从距B球为S处自由释放,并与B球发生碰撞。碰撞中无机械能损失,且A球的电荷量始终不变。已知B球质量为A球质量的3倍,A、B小球均可视为质点。求:
(1)A球与B球碰撞前瞬间的速度v0;
(2)求A球与B球第一次碰撞后瞬间,A球的速度v1和B球的速度v2;
(3)B球被碰后的运动为周期性运动,其运动周期,要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,求劲度系数k的可能取值。
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如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上。整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。现把一质量为m、带电荷量为+q的小球A,从距B球为s处自由释放,并与B球发生正碰。碰撞中无机械能损失,且A球的电荷量始终不变。已知B球的质量M=3m,B球被碰后作周期性运动,其运动周期(A、B小球均可视为质点)。求:
(1)A球与B球相碰前A的速度大小;
(2)两球第一次碰撞后瞬间,A球的速度v1和B球的速度v2;
(3)要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,弹簧劲度系数k的可能取值。
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在光滑绝缘水平面上放置一质量m=0.2kg、电量q=+5.0×10-4C的小球,小球系在长L=0.5m的绝缘细线上,线的另一端固定在O点。整个装置置于匀强电场中,电场方向与水平面平行且沿OA方向,如图所示(此图为俯视图)。现给小球一初速度使其绕点O做圆周运动,小球经过A点时细线的张力F=140N,小球在运动过程中,最大动能比最小动能大△EK =20J,小球视为质点。
(1)求电场强度的大小;
(2)求运动过程中小球的最小动能;
(3)若小球运动到动能最小的位置时细线被剪断,则小球经多长时间其动能与在A点时的动能相等?此时小球距A点多远?
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在光滑绝缘水平面上放置一质量m=0.2kg、q=+5.0×10-4C的小球,小球系在长L=0.5m的绝缘细线上,线的另一端固定在O点.整个装置置于匀强电场中,电场方向与水平面平行且沿OA方向,如图所示(此图为俯视图).现给小球一初速度使其绕O点做圆周运动,小球经过A点时细线的张力F=140N,小球在运动过程中,最大动能比最小动能大20J,小球视为质点.
(1)求电场强度E的大小;
(2)求运动过程中小球的最小动能;
(3)若小球运动到动能最小的位置时细线被剪断,则小球经多长时间其动能与在A点时的动能相等?此时小球距A点多远?
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