【題目】(2015·上海）如圖，在場(chǎng)強(qiáng)大小為E、水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一輕桿可繞固定轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。桿的兩端分別固定兩電荷量均為q的小球A、B；A帶正電，B帶負(fù)電；A、B兩球到轉(zhuǎn)軸O的距離分別為2l、l ， 所受重力大小均為電場(chǎng)力大小的倍，開(kāi)始時(shí)桿與電場(chǎng)夾角為（90°≤≤180°）。將桿從初始位置由靜止釋放，以O點(diǎn)為重力勢(shì)能和電勢(shì)能零點(diǎn)。求：

（1）初始狀態(tài)的電勢(shì)能We
（2）桿在平衡位置時(shí)與電場(chǎng)間的夾角
（3）桿在電勢(shì)能為零處的角速度

【答案】
（1）

-3qElcos.


（2）

30°


（3）

當(dāng)<150°， =, 當(dāng)>150°, =或


【解析】初態(tài)：We=qV++(-q)V=q(V+-V-)=-3qElcos.
（2）平衡位置如圖，

設(shè)小球的質(zhì)量為m，合力矩為
3qELsin-mglcos=0
由此得tan=
=30°
（3）電勢(shì)能為零時(shí)，桿處于豎直位置，當(dāng)初始時(shí)OA與電場(chǎng)間夾角θ=150°時(shí)，A恰好能到達(dá)O正上方，在此位置桿的角速度為0
當(dāng)<150°時(shí)，A位于O正下方處電勢(shì)能為零。
初態(tài)：We=—3qElcos ， Ep=mglsin
末態(tài)： We'=0, Ep'=-mgl
能量守恒：-3qELcos-mglsin=ml2w2-mgl


當(dāng)θ≥150°時(shí)，電勢(shì)能為0有兩處，即A位于O正下方或正上方處
當(dāng)A位于O正下方時(shí)，


當(dāng)A位于O正上方時(shí)，
解得 =

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C，極板間距離為d，上極板正中有一小孔，質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)小孔到達(dá)下極板處速度恰為零（空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，重力加速度為g），求：

（1）小球到達(dá)小孔處的速度；
（2）極板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量；
（3）小球從開(kāi)始下落運(yùn)動(dòng)到下極板處的時(shí)間．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】火星和地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以近似看做為同一平面內(nèi)同方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知火星的軌道半徑r火＝1.5×1011 m，地球的軌道半徑r地＝1.0×1011 m，從如圖所示的火星與地球相距最近的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，估算火星再次與地球相距最近需多少地球年？（保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量為M的物體放在光滑水平地面上，受與水平方向成α角的恒定拉力F作用，從靜止開(kāi)始沿水平地面運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間t內(nèi)，拉力F對(duì)物體所做的功為W．若僅改變上述某一個(gè)量，物體還是從靜止開(kāi)始沿水平地面運(yùn)動(dòng)，下列可使拉力做的功為2W的是（ ）

A.物體質(zhì)量減小為
B.拉力增大為2F
C.做功時(shí)間增長(zhǎng)為2t
D.α角從60°變?yōu)?°

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖 2 所示，用粗鐵絲彎成半圓環(huán)，半圓環(huán)最高點(diǎn) B 處固定一個(gè)小滑輪，小圓環(huán) A 用細(xì)繩 吊著一個(gè)質(zhì)量為 m 的物塊并套在半圓環(huán)上。細(xì)繩另一端跨過(guò)小滑輪，用力 F 拉動(dòng)，使 A 緩慢 向上移動(dòng)（不計(jì)一切摩擦，繩子不可伸長(zhǎng)）。則在物塊移動(dòng)過(guò)程中，關(guān)于拉力 F 和鐵絲對(duì) A 的支持力 N，以下說(shuō)法正確的是：（ ）

A. F 變大 B. N 變大 C. F 變小 D. N 變小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】有密度相同的兩顆行星A和B，已知A星的表面重力加速度是B星表面重力加速度的2倍（忽略行星自轉(zhuǎn)的影響），則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A.兩行星A、B的質(zhì)量之比為8：1
B.兩行星A、B的半徑之比為2：1
C.兩行星A、B的第一宇宙速度之比為1：2
D.兩行星A、B的第一宇宙速度之比為2：1

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開(kāi)始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；
E．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否
等于增加的動(dòng)能．
其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)，并說(shuō)明其原因．
答：
（2）利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值．如圖所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A距起始點(diǎn)O的距離為s0 ， 點(diǎn)AC間的距離為s1 ， 點(diǎn)CE間的距離為s2 ， 使用交流電的頻率為f，根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度 ．
（3）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘動(dòng)能的增加，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落的過(guò)程中存在阻力作用，可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)阻力的大�。粢阎�(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g，還需要測(cè)量的物理量是 ． 試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)表示出重錘在下落的過(guò)程中受到的平均阻力大小F= ．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)在固定的正的點(diǎn)電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T(mén)0 ， 軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向如圖中箭頭所示．現(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知軌道半徑并不因此而改變，則（ ）

A.若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0
B.若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0
C.若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0
D.若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，一根細(xì)線下端拴一個(gè)金屬小球P，細(xì)線的上端固定在金屬塊Q上，Q放在帶小孔的水平桌面上．小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（圓錐擺）．現(xiàn)使小球改到一個(gè)更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（圖上未畫(huà)出），兩次金屬塊Q都保持在桌面上靜止．則后一種情況與原來(lái)相比較，下列說(shuō)法中正確的是（ ）

A.Q受到桌面的支持力增加
B.Q受到桌面的靜摩擦力不變
C.小球P運(yùn)動(dòng)的角速度變小
D.小球P運(yùn)動(dòng)的周期變小

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