如图所示,电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上,平行板电容器板间的距离为d,右极板上有一小孔,通过孔有一左端固定在电容器左极板上的水平绝缘光滑细杆,电
◎ 题目
如图所示,电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上,平行板电容器板间的距离为d,右极板上有一小孔,通过孔有一左端固定在电容器左极板上的水平绝缘光滑细杆,电容器极板以及底座、绝缘杆总质量为M,给电容器充电后,有一质量为m的带正电小环恰套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动,并从小孔进入电容器,设带电环不影响电容器板间电场分布。带电环进入电容器后距左板的最小距离为0.5d,试求: (1)带电环与左极板相距最近时的速度v; (2)此过程中电容器移动的距离s。 (3)此过程中能量如何变化? |
◎ 答案
(1) (2) (3)带电小环动能减少,电势能增加,同时电容器等的动能增加,系统中减少的动能全部转化为电势能。 |
◎ 解析
:(1)带电环进入电容器后在电场力的作用下做初速度为v0的匀减速直线运动,而电容器则在电场力的作用下做匀加速直线运动,当它们的速度相等时,带电环与电容器的左极板相距最近,由系统动量守恒定律可得: 动量观点: 力与运动观点: 设电场力为F (2)能量观点(在第(1)问基础上): 对m: 对M: 所以 运动学观点: 对M:,对m: ,解得: 带电环与电容器的速度图像如图5所示。由三角形面积可得: 解得: (3)在此过程,系统中,带电小环动能减少,电势能增加,同时电容器等的动能增加,系统中减少的动能全部转化为电势能。 |
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上,平行板电容器板间的距离为d,右极板上有一小孔,通过孔有一左端固定在电容器左极板上的水平绝缘光滑细杆,电…”主要考查了你对 【机械能守恒定律】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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