【題目】為研究一均勻帶正電球體A周圍靜電場(chǎng)的性質(zhì),小明同學(xué)在干燥的環(huán)境中先將A放在一靈敏電子秤的絕緣托盤上(如圖甲所示),此時(shí)電子秤的示數(shù)為N1;再將另一小球B用絕緣細(xì)線懸掛在一絕緣支架上,使其位于A球的正上方P點(diǎn),電子秤穩(wěn)定時(shí)的示數(shù)減小為N2。已知小球B所帶電荷量為-q,且q遠(yuǎn)小于球A所帶的電荷量,球A與球B之間的距離遠(yuǎn)大于兩球的半徑。

(1)根據(jù)上述信息,求:

B對(duì)球A的電場(chǎng)力大小和方向;

AP點(diǎn)處激發(fā)的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E0。

(2)現(xiàn)緩慢拉動(dòng)絕緣細(xì)線,使小球BP點(diǎn)沿豎直方向逐步上升到Q點(diǎn),用刻度尺測(cè)出P點(diǎn)正上方不同位置到P點(diǎn)的距離x,并采取上述方法確定出該位置對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E,然后作出E-x圖象,如圖乙所示,其中M點(diǎn)為P、Q連線的中點(diǎn),x軸上每小格代表的距離均為x0,且為已知量。

根據(jù)圖象估算P、M兩點(diǎn)間電勢(shì)差UPM的大。

M、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)差為UMQ,比較UPMUMQ的大小,并由此定性說明球A正上方單位長(zhǎng)度的電勢(shì)差隨x的變化關(guān)系。

【答案】(1) ① FP=N1-N2 ,方向豎直向上E0 =(N1-N2)/q (2) UPM一定比UMQ, A球正上方單位長(zhǎng)度的電勢(shì)差隨x的增大而變小

【解析】1設(shè)球A所受重力為G,球BP點(diǎn)時(shí)對(duì)球A的吸引力為FP。在沒有放置球時(shí),對(duì)于球A根據(jù)平衡條件有N1=G

放入球B后,對(duì)球A根據(jù)平衡條件有 FP+N2=G

所球B對(duì)球A的電場(chǎng)力大小 FP=N1-N2

方向豎直向上

根據(jù)牛頓第三定律可知,球A對(duì)球B的吸引力大小FB= N1-N2

因此A球在P處激發(fā)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 E0=FB/q=N1-N2/q

2E-x圖象中圖線與x軸所圍的面積表示電勢(shì)差的大小,所以可用圖線與x軸所圍成圖形中,小正方形的數(shù)目表示電勢(shì)差的量值。

1個(gè)小正方形的面積所代表的電勢(shì)差U0=

P、M兩點(diǎn)間E-x圖線與x軸所圍面積約有2220~25)個(gè),所以電勢(shì)差

UPM=22U0==

P、M兩點(diǎn)間E-x圖線與x軸所圍面積大于MQ兩點(diǎn)間E-x圖線與x軸所圍面積,所以UPM一定比UMQ大。

E-x圖線與x軸所圍面積隨x的變化情況可知,A球正上方單位長(zhǎng)度的電勢(shì)差隨x的增大而變小。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(1)某一電學(xué)黑箱內(nèi)可能有電容器、電感線圈、定值電阻等元件,在接線柱間以如圖所示的 “Z”字形連接(兩接線柱間只有一個(gè)元件)。為了確定各元件種類,小華同學(xué)把DIS計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的電流傳感器由(相當(dāng)于電流表) 與一直流電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)串聯(lián)后,分別將AB、BC、CD接入電路,閉合開關(guān),計(jì)算機(jī)顯示的電流隨時(shí)間變化的圖象分別如圖a、b、c所示,則如下判斷中正確的是____

A. AB間是電容器

B. BC間是電感線圈

C. CD間是電容器

D. CD間是定值電阻

(2)某同學(xué)欲設(shè)計(jì)一個(gè)電路,自制一臺(tái)電子秤,通過査閱資料發(fā)現(xiàn)電子秤的主要部件為一個(gè)壓敏電阻,允許通過的最大電流為0.5A,現(xiàn)有下列器材:

壓敏電阻、質(zhì)量為m的砝碼、電流表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、開關(guān)及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體(可置于壓敏電阻的受壓面上)。

A.直流電源:電動(dòng)勢(shì)約4.5V,內(nèi)阻很;

B.電流表Al:量程00.6A,內(nèi)阻0.125;

C.電流表A2:量程03.0A,內(nèi)阻0.025;

D.滑動(dòng)變阻器Rl:最大阻值10;

E.滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值50;

F.開關(guān)、導(dǎo)線等。

①在可供選擇的器材中,應(yīng)該選用的電流表是_____,應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是__________。(填器材前面對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)字母)

②根據(jù)所選器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路,用來描繪壓敏電阻的電流隨壓力變化的關(guān)系圖象,要求壓敏電阻兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大,在方框中畫出測(cè)量的原理電路,并根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖連接實(shí)物圖_______,如圖所示:

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在直線運(yùn)動(dòng)中,路程和位移的關(guān)系是(  )

A. 路程總是大于位移的大小

B. 路程總是等于位移的大小

C. 路程總是小于位移的大小

D. 路程不會(huì)小于位移的大小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】課堂上,老師演示了一個(gè)有趣的電磁現(xiàn)象:將一鋁管豎立,把一塊直徑比鋁管內(nèi)徑小一些的圓柱形的強(qiáng)磁鐵從鋁管上端由靜止釋放,強(qiáng)磁鐵在鋁管中始終與管壁不接觸?梢杂^察到,相比強(qiáng)磁鐵自由下落,強(qiáng)磁鐵在鋁管中的下落會(huì)延緩許多。

下課后,好奇的小明將一塊較厚的泡沫塑料墊在電子秤上,再將這個(gè)鋁管豎直固定在泡沫塑料上(用以消除電子秤內(nèi)部鐵磁性材料與磁鐵相互作用的影響),如圖所示,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作。在強(qiáng)磁鐵由靜止釋放至落到泡沫塑料上之前,關(guān)于電子秤示數(shù)的變化,下列情況可能發(fā)生的是

A. 始終不變 B. 先變小后變大 C. 不斷變大 D. 先變大后變小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上,沿同一直線同一方向運(yùn)動(dòng),A球的動(dòng)量為pA=9kgm/s,B球的動(dòng)量為pB=3kgm/s.當(dāng)A球追上B球時(shí)發(fā)生碰撞,則碰撞后A、B兩球的動(dòng)量可能值是(  )

A. pA′=6kgm/s,pB′=6kgm/s

B. pA′=8kgm/spB′=4kgm/s

C. pA′=-2kgm/s,pB′=14kgm/s

D. pA′=-4kgm/spB′=8kgm/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,分界線MN左側(cè)存在平行于紙面水平向右的有界勻強(qiáng)電場(chǎng),右側(cè)存在垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電場(chǎng)強(qiáng)度E=200N/C,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T。一質(zhì)量m=2.0×10-12kg、電荷量q=+1.0×10-10C的帶電質(zhì)點(diǎn),從A點(diǎn)由靜止開始在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)t1=2.0×10-3s,在O點(diǎn)處沿垂直邊界的方向射入磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。不計(jì)帶電質(zhì)點(diǎn)所受重力及空氣阻力。求:

(1)帶電質(zhì)點(diǎn)剛離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小v;

(2)帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R;

(3)帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半周的時(shí)間t2。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用油膜法估測(cè)分子的大小,方法及步驟如下:

①向體積V=1mL油酸中加酒精,直至總量達(dá)到V=500mL.

②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,當(dāng)?shù)稳?/span>n=100滴時(shí),測(cè)得其體積恰好是V0=1mL.

③先往邊長(zhǎng)30~40cm的淺盤里倒入2cm深的水,然后將痱子粉或滑石粉均勻地撒在水面上.

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上,并在玻璃板上描下油酸膜的形狀.

⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,如圖所示,數(shù)出輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)N.正方形邊長(zhǎng)l=20mm.

根據(jù)以上信息,油酸膜的面積為___________m2; 1滴油酸溶液中純油酸的體積V_______ m3;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑為____________m。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖2所示,當(dāng)氫原子從n=4遷到n=2的能級(jí)和從n=3遷到n=1的能級(jí)時(shí),分別輻射出光子a和光子b,則

A. 由于放出光子,原子的能量增加

B. 光子a的能量小于光子b的能量

C. 光子a的波長(zhǎng)小于光子b的波長(zhǎng)

D. 若光子a能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則光子b不一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】月球自轉(zhuǎn)周期T與它繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期相同,假如“嫦娥四號(hào)”衛(wèi)星在近月軌道(軌道半徑近似為月球半徑)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T0,如圖所示,PQ為月球直徑,某時(shí)刻Q點(diǎn)離地心O最近,且P、Q、O共線,月球表面的重力加速度為g0,萬(wàn)有引力常量為G,則( )

A. 月球質(zhì)量

B. 月球的第一宇宙速度

C. 再經(jīng)時(shí),P點(diǎn)離地心O最近

D. 要使“嫦娥四號(hào)”衛(wèi)星在月球的背面P點(diǎn)著陸,需提前加速

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同步練習(xí)冊(cè)答案