题目列表(包括答案和解析)
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ε |
如图所示,电源电动势为ε,内阻为r,滑动变阻器总阻值为3r,间距为d的两平行金属板AB、CD竖直放置,闭合电键S时,板间电场可视为匀强电场。板间有一长为L的绝缘细轻杆,能绕水平固定转轴O在竖直面内无摩擦转动,杆上端固定质量为m、带电量为+q的金属小球a,下端固定质量为2m、带电量为-q的金属小球b,已知Ob=2Oa,并且q=,两带电小球可视为点电荷,不影响匀强电场的分布,两电荷间相互作用力不计,重力加速度为g。现调节滑片P使其位于滑动变阻器的中点,闭合电键S,待电场稳定后:
(1)求两极板间电场强度E的表达式;
(2)将轻杆从如图位置顺时针转过θ时(θ<360°)由静止释放,轻杆恰能静止,求θ;
(3)若将轻杆从如图位置由静止释放,轻杆将绕轴O顺时针转动,求小球a运动的最大速度。
2mgd | ε |
某研究性学习小组设计了一个方案来测量物体的电荷量.如下图甲所示,将一个外表面镀有金属膜的空心塑料球,用绝缘丝线悬挂于天花板上的O点,O点竖直固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度的量角器,M、N是两块相同的、正对着竖直平行放置的金属薄板(加上电压后其内部电场可看作匀强电场),两块金属薄板与量角器所在平面垂直.另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电源E、电压表V、开关S、滑动变阻器R及导线若干.若在整个实验过程中不考虑微量的静电泄漏,小球始终不与金属薄板相碰,试根据如下实验操作回答:
(1)用天平测出小球的质量m,按图甲所示进行器材的安装,并用刻度尺测出M、N两板之间的距离d,然后使小球带上一定的电荷量;
(2)小组成员预先设计了如下图乙、丙所示的控制电路,为了使M、N两板之间的电势差(即电压表的示数)能从0开始逐渐增大,应该选用图________控制电路(选填“乙”或“丙”);
(3)正确选择控制电路与图甲中的接线柱A、B连接后,闭合开关S,缓慢调节滑动变阻器R滑片P,记录下多组电压表的示数U和相应的丝线偏离竖直方向的夹角;
(4)以U为纵坐标,以tan为横坐标,将上述多组实验数据描点后可得到一条过原点的直线,若该直线的斜率k,则被测小球的电荷量q=________(用m、d、k、g表示);
(5)在完成最后一组数据测量后,该小组成员采用特殊手段将接线柱A、B与控制电路脱开,在确保金属薄板M、N上已有电荷量不变的条件下:①若将M、N两板间距d缓慢适量增大,则悬挂小球的绝缘丝线偏离竖直方向的夹角将________(选填“增大”、“不变”或“减小”);②若将绝缘丝线在悬点O处瞬间剪断,则小球将做什么形式的运动?答:________.
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