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有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多用锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动。现取以下简化模型进行定量研究。如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点。已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍(α≤1)。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。

(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势ε至少应大于多少?

(2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。

解析:(1)用Q表示极板电荷量的大小,q表示碰后小球电荷量的大小。要使小球能不停地往返运动,小球所受的向上的电场力至少应大于重力,即q>mg ①其中q=αQ ②又有Q=Cε ③由①②③式得ε>                               ④

(2)当小球带正电时,小球所受电场力与重力方向相同,向下做加速运动。以a1表示其加速度,t1表示从A板到B板所用的时间,则有q+mg=ma1 ⑤  d=a1t21   ⑥当小球带负电时,小球所受电场力与重力方向相反,向上做加速运动。以a2表示其加速度,t2表示从B板到A板所用的时间,则有

q-mg=ma2  ⑦d=           ⑧

小球往返一次共用的时间为(t1+t2),故小球在T时间内往返的次数

n=⑨ 由以上有关各式得n=     ⑩

小球往返一次通过电源的电量为2q,在T时间内通过电源的总电量

Q′=2qn

可得

Q′=  

答案:(1)

(2)


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(2013?桂林一模)有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动.现取以下简化模型进行定量研究.
如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连.设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点.已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍(α<1).不计带电小球对极板间匀强电场的影响.重力加速度为g.
(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势ε至少应大于多少?
(2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动.求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量.

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(06年全国卷Ⅰ)(20分)有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放入了许多用锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动。现取以下简化模型进行定量研究。

如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点。已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍(α<<1)。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。

(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势ε至少应大于多少?

(2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。

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科目:高中物理 来源: 题型:

有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动。现取以下简化模型进行定量研究。

如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点。已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍(α<<1)。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。

(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势ε至少应大于多少?

(2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。

 

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科目:高中物理 来源:2014届浙江省宁波八校高一下学期期末联考物理试卷(解析版) 题型:计算题

有个演示实验,在上下面都有金属板的玻璃盒内,放有许多用锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动.现取以下简化模型进行定量研究.如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与一直流电源相连.设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点.已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的β倍(β<<1).不计带电小球对极板间匀强电场的影响.重力加速度为g.

(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电源两端的电压U至少应大于多少?

(2)设上述条件已满足(U为已知物理量),在较长的时间T内小球做了很多次往返运动.求在T时间内小球往返运动的次数

 

 

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