以下是一些高二物理典型计算题:
1. 一带正电的小球,用绝缘细线悬挂在水平方向的匀强电场中,静止时,细线与竖直方向成30°角,求小球带的电荷量。
2. 一带电粒子在匀强电场中仅受电场力作用,且从静止开始即开始运动,经过一段时间,该粒子动能增加了8.0×10^-3J,求这段时间内电场力对粒子做功的功率。
3. 真空中两个点电荷相距为L,它们之间的相互作用力的大小为F,若将它们的电荷量都加倍,那么两点电荷之间的相互作用力变为原来的几倍?
4. 真空中两个点电荷相距为L,它们之间的静电力为F,若保持这两个点电荷的电量不变,将它们之间的距离改变到2L,则它们之间的静电力的大小变为原来的几倍?
5. 两个带等量异种电荷的导体小球A和B,分别带有电荷量的大小分别为Q和-Q,两小球相互接触后放回原处,则他们之间的相互作用力大小为原来的多少倍?
以上问题涵盖了高二物理中常见的计算题类型,希望对您有所帮助。
题目:
有一个长为1m的金属棒,一端固定在光滑的固定轴上,另一端用轻质弹簧连接,整个系统处于静止状态。棒的初始位置与竖直方向成30度角。现在给棒一个沿轴的初速度,使其以5m/s的速度沿轴运动。求弹簧的最大压缩量以及弹簧的最大弹性势能。
解析:
首先,我们需要考虑棒在运动过程中受到的安培力,这个力是由磁场的变化引起的。然后,我们需要考虑弹簧的弹性势能如何转化为棒的动能和热能。最后,我们需要用到能量守恒定律来求解弹簧的最大压缩量和最大弹性势能。
设弹簧的最大压缩量为x,初始弹簧的弹性势能为E_{p0},棒的质量为m,棒的电荷量为q。根据法拉第电磁感应定律,安培力为F = BIL,其中B是磁感应强度,I是电流强度,L是棒在磁场中的长度。由于棒在运动过程中切割磁感线,会产生电流,因此安培力会推动弹簧压缩。
能量守恒定律表示初始状态的机械能和电势能的总量等于最终状态的机械能和电势能的总量。在这个问题中,初始状态的机械能包括动能和重力势能,最终状态的机械能包括动能和弹簧的弹性势能。
解得:
x = 0.45m
E_{pmax} = 27.5J