類比是研究問題的常用方法。
(1)情境1:如圖甲所示,設(shè)質(zhì)量為m1的小球以速度v0與靜止在光滑水平面上質(zhì)量為m2的小球發(fā)生對心碰撞,碰后兩小球粘在一起共同運動。求兩小球碰后的速度大小v;
(2)情境2:如圖乙所示,設(shè)電容器C1充電后電壓為U0,閉合開關(guān)K后對不帶電的電容器C2放電,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后兩者電壓均為U;
a.請類比(1)中求得的v的表達(dá)式,寫出放電穩(wěn)定后電壓U與C1、C2和U0的關(guān)系式;
b.在電容器充電過程中,電源做功把能量以電場能的形式儲存在電容器中。圖丙為電源給電容器C1充電過程中,兩極板間電壓u隨極板所帶電量q的變化規(guī)律。請根據(jù)圖像寫出電容器C1充電電壓達(dá)到U0時儲存的電場能E;并證明從閉合開關(guān)K到兩電容器電壓均為U的過程中,損失的電場能ΔE=C2C1+C2E;
(3)類比情境1和情境2過程中的“守恒量”及能量轉(zhuǎn)化情況完成下表。
ΔE
=
C
2
C
1
+
C
2
E
情境1 | 情境2 |
動量守恒 | |
損失的電場能 ΔE = C 2 C 1 + C 2 E |
|
減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 |
【考點】動量守恒與能量守恒共同解決實際問題.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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