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    如图所示，在光滑绝缘水 平面上有两个带电小球、，质量分别为3m和m，小球带正电q，小球带负电-2q，开始时两小球相距s0，小球有一个水平向右的初速度v0，小球的初速度为零，若取初始状态下两小球构成的系统的电势能为零，试证明：当两小球的速度相同时系统的电势能最大，并求出该最大值；


    （1）由于两小球构成的系统合外力为零，设某状态下两小球的速度分别为和，由动量守恒定律得                            （1） （2分）

    所以，系统的动能减小量为       （2） （2分）

    由于系统运动过程中只有电场力做功，所以系统的动能与电势能之和守恒，考虑到系统初状态下电势能为零，故该状态下的电势能可表为

                （3） （1分）

    联立（1）、（3）两式，得      （4）（1分）

    由（4）式得：当                 （5） （1分）

    时，系统的电势能取得最大值，而将（5）式代入（1）式，得  （6）（1分）                               

    即当两小球速度相同时系统的电势能最大，最大值为

                                                 （7） （1分）


    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：


    如图所示，圆心为原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域，即圆内区域Ⅰ和圆外区域Ⅱ。区域Ⅰ内有方向垂直于xOy平面的匀强磁场B1。平行于x轴的荧光屏垂直于xOy平面，放置在坐标y＝-2．2R的位置。一束质量为m、电荷量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为（-R，0）的A点沿x正方向射入区域Ⅰ，当区域Ⅱ内无磁场时，粒子全部打在荧光屏上坐标为（0，-2．2R）的M点，且此时，若将荧光屏沿y轴负方向平移，粒子打在荧光屏上的位置不变。若在区域Ⅱ内加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场B2，上述粒子仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ，则粒子全部打在荧光屏上坐标为（0.4R，-2．2R）的 N点。求：

    （1）打在M点和N点的粒子运动速度v1、v2的大小。

    （2）在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向。

    （3）若将区域Ⅱ中的磁场撤去，换成平行于x轴的匀强电场，仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ的粒子恰好也打在荧光屏上的N点，则电场的场强为多大？

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    如图所示，在两个等量异种电荷M、N的连线上有A、B两点，已知MA＝NB，MA＜NA。下列关于A、B两点电场强度和电势的比较，正确的是

    A．EA>EB，φA>φB B．EA<EB，φA>φB

    C．EA>EB，φA<φB D．EA<EB，φA<φB

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1，电阻R=20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是

    A.输入电压u的表达式u=20sin(50t)V 

    B.只断开S2后，L1、L2均正常发光

    C.只断开S2后，原线圈的输入功率减小

    D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    下列说法正确的是（）

    (I)若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系正确的是

    A.如果保持其体积不变，温度升高，内能一定增大

    B. 如果保持其温度不变，体积增大，内能一定增大

    C. 如果吸收热量，温度升高，体积增大，内能不一定增大

    (II)有关热力学第二定律说法正确的是

    D. 热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体

    E.任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    卫星电话在抢险救灾中能发挥重要作用．第一代、第二代海事卫星只使用静止轨道卫星，不能覆盖地球上的高纬度地区．第三代海事卫星采用同步和中轨道卫星结合的方案，它由4颗同步卫星与12颗中轨道卫星构成．中轨道卫星高度为10354 km，分布在几个轨道平面上（与赤道平面有一定的夹角）．在这个高度上，卫星沿轨道旋转一周的时间为四分之一天．下列说法中正确的是                                                          

    （    ）

    A．中轨道卫星的线速度小于同步卫星的线速度

    B．中轨道卫星的线速度大于同步卫星的线速度

    C．在中轨道卫星经过地面某点的正上方的一天后，该卫星还在地面该点的正上方

    D．如果某一时刻中轨道卫星、同步卫星与地球的球心在同一直线上，那么经过6小时它们仍在同一直线上

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    如图甲所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s。

    ①求简谐横波的波长。

    ②P点的振动         （填“加强”或“减弱”）。

                 

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    光滑水平面上有一物体，受到水平拉力F作用由静止开始沿直线运动，它的速度v随时间t变化的规律是（式中k为常量）。关于物体的运动及拉力F做功情况，下列说法正确的是

        A．物体做匀加速直线运动

        B．物体做加速度增大的加速运动

        C．每经连续相等时间，拉力F做功大小相等

        D．每经连续相等位移，拉力F做功大小相等

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    下列说法正确的是（   ）

    A．天然放射现象说明原子具有核式结构

    B．20个原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变

    C．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可释放出3种频率的光子

    D．是核裂变反应方程

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