如图所示,AB是两块竖直放置的平行金属板,相距为2L,分别带有等

如图所示,AB是两块竖直放置的平行金属板,相距为2L,分别带有等量的正、负电荷,在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔中有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为m,电荷量为q(q>0)的小球(可视为质点),在外力作用下静止在轨道的中点P处。一自然长度为L的轻弹簧左端固定在距A板左侧L处挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q撤去外力释放带电小球,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔后(不与金属板A接触)与薄板Q一起压缩弹簧,由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与Q接触过程中不损失机械能。小球从接触Q开始,经过一段时间第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回。由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开Q瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与Q接触时小球电荷量的1/k (k>l)。求:

(l)弹簧第一次压缩到最左边时的弹性势能;

(2)小球在与B板相碰之前,最多能与薄板Q碰撞多少次;

(3)A板的电势为零,当k=2、且小孔右侧的轨道粗糙与带电小球间的滑动摩擦力FJ=时,求带电小球初、末状态的电势能变化量。

答案

1)当P由静止开始释放到弹簧第一次压缩到最左边的过程中根据能的转化和守恒定律可得弹性势能:EP=qEL6分)

2)分析知:小球每次离开Q时的速度大小相同,等于小球第一次与Q接触时速度大小v,根据动能定理可得:qEL=2分)

设小球与薄板Q碰撞n次后恰好向右运动到B板,则:qn(2)

小球与薄板Q碰撞n次后向右运动从与Q分离到恰好到达B板的过程中,根据动能定理可得:-2分)

由以上几式可得:(或取的整数)(2分)

3)设小球第一次弹回两板间后向右运动最远距A板的距离为L1,则:

2分)

设小球第2次弹回两板间后向右运动最远距A板的距离为L2,则:

2分)

而此时电场力:,即带电小球可保持静止。(2分)

所以带电小球初、末状态的电势能变化量:2分)

相关题目

给全世界无产阶级的战歌──《国际歌》谱曲的音乐家是(
给全世界无产阶级的战歌──《国际歌》谱曲的音乐家是( ) A.欧仁·鲍狄埃B.狄盖特C.瓦尔兰D.贝多芬
Are they still for holiday in Beijing now?They should have come back now.
Are they still for holiday in Beijing now?They should have come back now.
.下列各组离子在常温下一定能大量共存的是 A. 无色透明的
.下列各组离子在常温下一定能大量共存的是 A. 无色透明的溶液中:Na+、Ba2+、AlO2-、OH- B. 加入铝粉能放出H2的溶液中:H+、K+、SO42-、 Cl- C. 含有大量Fe3+
 ______ good information! I have never heard ______ exciting news.      A.
 ______ good information! I have never heard ______ exciting news.      A. What a, such an              B. How, so           C. What, such             D. How,
若函数的值域是,则函数的值域是      
若函数的值域是,则函数的值域是      
“哲学总揽一切,综括一切,仰观宇宙之穷,俯究万类之运
“哲学总揽一切,综括一切,仰观宇宙之穷,俯究万类之运动,观古今于须舆,抚四海于一瞬。”这段话说明 A.哲学揭示的是整个世界最一般的规律 B.
满足且的集合的个数是(   ) A.  1               B.
满足且的集合的个数是(   ) A.  1               B.  2             C.  3               D.  4 
下元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素的
下元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素的性质。下列说法正确的是 A.同周期非金属氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次减弱 B.

最新题目