高中 | 功的计算 题目答案及解析

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必修2

第七章 机械能守恒定律

7.2 功

功的计算

如图甲所示,两水平金属板间距为$d$,板间电场强度的变化规律如图乙所示。$t=0$时刻,质量为$m$的带电微粒以初速度$v_{0}$沿中线射入两板间,$0\sim\dfrac{T}{3}$时间内微粒匀速运动,$T$时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为$g$。关于微粒在$0 ∼ T$时间内运动的描述,正确的是$(\qquad)$

  

["

末速度大小为$\\sqrt{2}v_{0}$

","

重力的冲量为零

","

克服电场力做功$\\dfrac{1}{2}mgd$

","

重力势能增加了$\\dfrac{1}{2}mgd$

"]
[["C"]]

$\rm A$$0\sim\dfrac{T}{3}$时间内微粒匀速运动,则有$mg=qE_{0}$

$\dfrac{T}{3}\sim\dfrac{2T}{3}$内,微粒做平抛运动;在$\dfrac{2T}{3}\sim T$内,微粒受到的合力方向向上,大小为$F=2qE_{0}-mg=mg$

在竖直方向上根据对称性可知,$T$时刻竖直方向上的分速度为零,则微粒末速度大小为$v_{0}$,故$\rm A$错误;

$\rm B$.根据$I_{G}=mgt$

可知重力的冲量不为零,故$\rm B$错误;

$\rm D$.微粒沿金属板边缘飞出,竖直方向上向下运动的位移为$\dfrac{d}{2}$,则重力势能减少了$\dfrac{1}{2}mgd$,故$\rm D$错误。

$\rm C$.在$\dfrac{2T}{3}\sim T$时间内,合力为$F=2qE_{0}-mg=mg$

在竖直方向上根据对称性可知,此过程微粒竖直方向上向下运动的位移为$\dfrac{d}{4}$,所以克服电场力做功为$W=2qE_{0} \cdot \dfrac{d}{4}=\dfrac{1}{2}mgd$

$\rm C$正确。

故选:$\rm C$

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