【題目】在平行金屬板間的水平勻強電場中,有一長為L的輕質(zhì)絕緣棒OA,其一端可繞O點在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動,另一端A處有一帶電量為-q且不計重力的小球,質(zhì)量為m的絕緣小球固定在OA棒中點處,當變阻器滑片在P點處時,棒靜止在與豎直方向成角的位置,如圖所示。已知此時BP段的電阻為R,平行金屬板間的水平距離為d。

1)求此時金屬板間電場的場強大小E

2)若金屬板旋轉(zhuǎn)α(圖中虛線表示),并移動滑片位置,欲使棒與豎直方向的夾角不變,BP段的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為多大?

3)若金屬板不轉(zhuǎn)動,將BP段的電阻突然調(diào)節(jié)為R,帶電小球初始位置視為零勢能點,求帶電小球電勢能的最小值。

【答案】123

【解析】

1)輕桿力矩平衡:

EqLcosmgLsin

場強大小

E

2)旋轉(zhuǎn)前兩金屬板間電勢差

UEd

金屬板旋轉(zhuǎn)后桿仍平衡

E′qLcosmgLsin

E

板旋轉(zhuǎn)后,板距

U′E′d′

金屬板間電勢差與變阻器BP電阻成正比

3)電阻調(diào)節(jié)為R

桿逆時針旋轉(zhuǎn),至小球速度為零時,帶電小球電勢能最小,設(shè)此時桿與豎直角度為θ,根據(jù)動能定理

由題意可得

θ

所以電場力做功的最大值

即電勢能的最小值

Em

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示電路中,變壓器為理想變壓器,a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端,R0為定值電阻,R為滑動變阻器,F(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置,觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2A,電流表A2的示數(shù)增大了0.8A,則下列說法正確的是( )

A.電壓表V1示數(shù)增大

B.電壓表V2、V3示數(shù)均增大

C.該變壓器起降壓作用

D.變阻器滑片是沿cd的方向滑動

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【題目】有一物體由某一固定的長斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑,斜面與物體間的動摩擦因數(shù)μ=05,其動能EK隨離開斜面底端的距離s變化的圖線如圖所示,g10m/s2,不計空氣阻力,則以下說法正確的是(

A.物體在斜面上運動的總時間t=2s

B.斜面與物體間的摩擦力大小f=4N

C.物體的質(zhì)量為m=1kg

D.斜面的傾角θ=37°

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【題目】如圖為一種質(zhì)譜儀示意圖,由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成,若靜電分析器通道中心線的半徑為R,通道內(nèi)均勻輻射電場在中心線處的電場強度大小為E,磁分析器有范圍足夠大的有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外,一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器,由P點垂直邊界進入磁分析器,最終打到膠片上的Q點,不計粒子重力,下列說法中正確的是

A. 極板M比極板N電勢低

B. 加速電場的電壓

C. 直徑

D. 若一群粒子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點,則該群粒子具有相同的比荷

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【題目】如圖所示是探究電源電動勢和電源內(nèi)、外電壓關(guān)系的實驗裝置,下部是可調(diào)高內(nèi)阻電池。提高或降低擋板,可改變A、B兩電極間電解液通道的橫截面積,從而改變電池內(nèi)阻。電池的兩極AB與電壓傳感器2相連,位于兩個電極內(nèi)側(cè)的探針ab與電壓傳感器1相連,R是滑動變阻器。(實驗前已給電源充足了電)

下表是某實驗小組在固定擋板位置不變,改變R進行實驗過程中所記錄的實驗數(shù)據(jù)

實驗數(shù)據(jù)序號

1

2

3

4

5

6

7

8

外電壓UV

2.15

2.01

1.84

1.65

1.61

1.53

1.46

內(nèi)電壓U內(nèi)V

0

0.12

0.26

0.42

0.45

0.52

0.58

內(nèi)、外電壓之和UV

2.15

2.13

2.10

2.08

2.07

2.06

2.05

2.04

1)該小組仔細檢查儀器和研究實驗過程,并沒發(fā)現(xiàn)錯誤。重復(fù)上述實驗所得數(shù)據(jù)仍為上述數(shù)據(jù)。則該實驗U逐漸變化的原因是:_________________________________;

2)為了證實(1)中推斷,該小組在獲得序號6的數(shù)據(jù)時,用電流傳感器測得流過R的電流為9mA。由此計算出兩探針之間的電阻是____________Ω,該高內(nèi)電阻電源在此擋板位置的實際內(nèi)阻是______________Ω;

3)根據(jù)以上判斷和計算出的兩個阻值,將序號4的實驗數(shù)據(jù)補全_____________

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【題目】如圖所示,直角坐標系中的第Ⅰ象限中存在沿y軸負方向的勻強電場,在第Ⅱ象限中存在垂直紙面向外的勻強磁場B。一電量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子,在軸上的點a以速率,方向和軸方向成射入磁場,然后經(jīng)過y軸上的b點(0L)垂直于y軸方向進入電場,并從x軸上處的c點進入第IV象限,此后粒子做勻速直線運動,進入矩形有界勻強磁場(圖中未畫出),并從矩形磁場邊界上d點(,L)射出,速度沿x軸負方向,不計粒子重力。求:

(1)粒子在第Ⅱ象限的運動時間t

(2)電場強度E的大小及粒子射出電場時的偏轉(zhuǎn)角θ;

(3)矩形有界勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0大小以及最小面積Smin。

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【題目】如圖所示,帶電量之比為:qB =1:3的帶電粒子A、B,先后以相同的速度從同一點射入平行板電容器中,不計重力,帶電粒子偏轉(zhuǎn)后打在同一極板上,水平飛行距離之比為xA:xB =2:1,則帶電粒子的質(zhì)量之比mA:mB以及在電場中飛行時間之比tA:tB分別為:( )

A. 1:1; 2:3

B. 2:1; 3:2

C. 1:1 ;3:4

D. 4:3; 2:1

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【題目】如圖,圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列說法中正確的是(  )

A. 線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時針方向的感應(yīng)電流

B. 穿過線圈a的磁通量變小

C. 線圈a有擴張的趨勢

D. 線圈a對水平桌面的壓力FN將增大

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【題目】如圖所示,兩個相同的小物體P、Q靜止在斜面上,PQ之間的彈簧A處于伸長狀態(tài),Q與擋板間的彈簧B處于壓縮狀態(tài),則以下判斷正確的是( 。

A.撤去彈簧A,物體P將下滑,物體Q將靜止

B.撤去彈簧B,兩個物體均保持靜止

C.撤去彈簧A,彈簧B的彈力將變小

D.撤去彈簧B,彈簧A的彈力將變小

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