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静电场方向平行于x轴,其电势φx的分布可简化为如图所示的折线,图中φ0d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为-A(0<A<0)。忽略重力。求:

(1)粒子所受电场力的大小;

(2)粒子的运动区间;

(3)粒子的运动周期。

 



解析:(1)由图可知,0与d(或-d)两点间的电势差为φ0

电场强度的大小                                    …2分

电场力的大小                                …1分

(2)设粒子在[-x0x0]区间内运动,速率为v,由题意得

                                       …2分

由图可知         

得         

因动能非负,有                       …2分

得               

即                

粒子运动区间                …1分

(3)考虑粒子从-x0处开始运动的四分之一周期

根据牛顿第二定律,粒子的加速度            …1分

由匀加速直线运动     

代入,得                                 …2分

粒子运动周期                       …1分


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:


如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图乙为用此热敏电阻RT和继电器设计的温控电路,设继电器的线圈电阻为Rx=50 Ω,当继电器线圈中的电流IC大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合.左侧电源电动势为6 V,内阻可不计,温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光?

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科目:高中物理 来源: 题型:


图甲所示电路中,A1、A2、A3为相同的电流表,C为电容器,电阻R1R2R3的阻值相同,线圈L的电阻不计.在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示,则在t1t2时间内(  )

A.电流表A1的示数比A2的小

B.电流表A2的示数比A3的小

C.电流表A1和A2的示数相同

D.电流表的示数都不为零

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科目:高中物理 来源: 题型:


如右图所示,一簇电场线的分布关于y轴对称,O是坐标原点,MNPQ是以O为圆心的一个圆周上的四个点,其中MNy轴上,Q点在x轴上,则

A.M点的电势比P点的电势低

B.OM间的电势差大于NO间的电势差

C.一正电荷在O点时的电势能小于在Q点时的电势能

D.将一负电荷由M点移到P点,电场力做负功

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科目:高中物理 来源: 题型:


如图甲所示为一个灯泡两端的电压与通过的电流的关系曲线,参考这根曲线回答下列问题(不计电流表和电池的内阻).

(1)若把三个这样的灯泡串联后,接到电动势为12 V的电源上,则流过灯泡的电流为      ▲     A,每个灯泡的电阻为     ▲     Ω.

(2)如图乙所示,将两个这样的灯泡并联后再与l 0Ω的定值电阻串联,接在电动势为8V的电源上,求通过电流表的电流为     ▲      A,各灯泡的电阻值为      ▲     Ω.

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科目:高中物理 来源: 题型:


一人造卫星在椭圆轨道上绕地球运行,如图所示,A点和B点分别为其轨道的近地点和远地点.若欲将卫星的轨道变为圆轨道,可在A点或B点采取适当措施得以实现,则

A.若在A点变轨,则变轨后卫星的机械能增大

B.若在B点变轨,则变轨后卫星的机械能增大

C.若在A点变轨,则变轨后卫星在圆轨道上运行时经过A点的加速度将变大

D.若在B点变轨,则变轨后卫星绕地球运动时

经过B点的速度将增大,因此卫星绕地球运动的周期将变小

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科目:高中物理 来源: 题型:


 在竖直平面内,一根光滑金属杆弯成如图所示形状,相应的曲线方程为(单位:),式中,杆足够长,图中只画出了一部分.将一质量为的小环(可视为质点)套在杆上,取g=10m/s2.

(1)若使小环以的初速度从处沿杆向下运动,求小环运动到

时的速度的大小;

(2)在第(1)问的情况下,求小环在杆上运动区域的坐标范围;

(3)一般的曲线运动可以分成许多小段,每一小段都可以看成圆周的一部分,即把整条曲线用系列不同的小圆弧代替,如图所示,曲线上点的曲率圆的定义为:通过点和曲线上紧邻点两侧的两点做一圆,在极限的情况下,这个圆叫做点的曲率圆.其半径叫做点的曲率半径.若小环从处以的速度出发沿杆向下运动,到达轨道最低点时杆对小环的弹力大小为70N,求小环经过轨道最高点时杆对小环的弹力.

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科目:高中物理 来源: 题型:


两个带等量正电的点电荷,固定在图中P、Q两点,MN为PQ连线的中垂线,交PQ于O点,A为MN上的一点.一带负电的试探电荷q,从A点由静止释放,只在静电力作用下运动,取无限远处的电势为零,则(  )

A.q由A向O的运动是匀加速直线运动

B.q由A向O运动的过程电势能逐渐减小

C.q运动到O点时的动能最大

 
D.q运动到O点时电势能为零

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科目:高中物理 来源: 题型:


物体甲的x-t图象和物体乙的v-t图象分别如下图所示,则下列有关这两个物体运动情况的描述正确的是(       )

  A.甲在整个t=6s时间内有来回运动,它通过的总位移为零

  B.乙在整个t=6s时间内有来回运动,它通过的总位移为零

  C.甲在整个t=6s时间内运动方向一直不变,它通过的总位移大小为6 m

  D.乙在整个t=6s时间内运动方向一直不变,它通过的总位移大小为4 m

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