18．如圖所示，一個半徑為R的絕緣圓環(huán)均勻帶電，ab為一極小的缺口，缺口長為L（L＜＜R），圓環(huán)的帶電荷量為Q（正電荷），在圓心處放置一帶電荷量為q的負點電荷，試求負點電荷受到的庫侖力的大小和方向．

分析 先設想將ab補上，則結(jié)合對稱性得到圓心處場強為零，然后根據(jù)庫侖定律公式和平衡條件列式求解．

解答 解：先設想將ab補上，則圓環(huán)中心處的場強為零，對電荷q的電場力為零；
補上部分電荷量為：Q′=$\frac{LQ}{2πR}$，
其對q產(chǎn)生的電場力為：F1=$\frac{kQ′q}{{R}^{2}}$=$\frac{kLQq}{2π{R}^{3}}$；
不包括缺口的部分對點電荷q的作用力與F1平衡，也為$\frac{kLQq}{2π{R}^{3}}$；
根據(jù)異種電荷，庫侖力方向相互吸引，
答：負點電荷受到的庫侖力的大小$\frac{kLQq}{2π{R}^{3}}$和方向是指向圓心反方向．

點評 本題關(guān)鍵是采用割補法，先將缺口補全，然后結(jié)合庫侖定律和平衡條件列式求解．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

8．如圖，一個質(zhì)量為m=2.0kg的小球在輕質(zhì)細繩牽引下，在光滑的水平面上以v1=2.0m/s做勻速圓周運動，圓周半徑為r1=0.8m．現(xiàn)將水平面上牽引的細繩迅速放長d=0.2m，之后小球能在半徑更大的軌道上做勻速圓周運動．求
（1）小球在兩次圓周運動的過渡中經(jīng)歷的時間；
（2）細繩最終的拉力．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

9．兩塊大小、形狀完全相同的金屬板平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖所示，接通開關(guān)S，給電容器充上電，隨后（　　）
A．保持S接通，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電場強度減小
B．保持S接通，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則極板上的電荷量增大
C．斷開S，減小兩極板間的距離，測兩極板間的電勢差減小
D．斷開S，減小兩極板的正對面積，則兩極扳間的電勢差減小

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

6．三峽水電站是我國最大的水力發(fā)電站，平均水位落差約為100m，每秒約有1×104m3的水用來發(fā)電，水的重力勢能約有20%轉(zhuǎn)化為電能．已知水的密度為1.0×103kg/m3，火電廠每發(fā)一度電大約需耗標準煤0.3kg，同時排放二氧化碳1kg．下列說法正確的是（　　）
A．發(fā)電平均功率約為2×1012W
B．日平均發(fā)電量約為4.8×107kW•h
C．相比于同功率的火電廠，每天約可減少煤炭消耗2×106kg
D．相比于同功率的火電廠，每天約可減少二氧化碳排放4.8×106kg

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

13．如圖所示，兩個小球A、B（均可視為質(zhì)點），用一根長為L=5m的輕質(zhì)細線連接．t0=0時刻．從某一高處分別以vA=2m/s、vB=3m/s的初速度同時向相反的方向水平拋出，細線在繃緊前小球均未落地．g取10m/s2，不計阻力，試求：
（1）t1=0.4s時（細線未繃緊），小球B的末速度大�。�
（2）拋出后，經(jīng)多長時間細線繃緊？并求出此過程中小球A對拋出點的位移大�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

3．如圖所示，光滑金屬球的重力G=40N，它的左側(cè)緊靠豎直的墻壁，右側(cè)置于傾角θ=37°的斜面體上．已知斜面體處于水平地面上保持靜止狀態(tài)．sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）墻壁對金屬球的彈力大小；
（2）斜面對金屬球的支持力大��；
（3）水平地面對斜面體的摩擦力的和方向．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

2．如圖所示，電源電動勢?=3V，內(nèi)阻r=1Ω，R0=4Ω，滑動變阻器最大值R=10Ω，平行板電容器的兩板距離d=10cm，電容為C=1000pF，當電鍵K接通且滑片置于滑阻的最上端時，極板間正中央的一個質(zhì)量m=2.5×10-6kg的帶電微粒恰好處于靜止狀態(tài)（g=10m/s2）
求：（1）電容器所帶的電量Q；
（2）微粒的電性及電量q；
（3）若將滑片快速移到最下端，微粒將向什么方向運動，到達極板時的速度多大？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

19．（1）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，需要平衡摩擦力．平衡摩擦力時，應該讓小車（　�。�
A．掛上小盤，拖上紙帶，開動打點計時器
B．不掛小盤，拖上紙帶，開動打點計時器
C．掛上小盤，不拖紙帶
D．不掛小盤，不拖紙帶
（2）某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系．彈簧測力計固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d．開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧測力計的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小．再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧測力計的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PO處的時間t．
①木板的加速度可以用d、t表示為α=$\frac{2d}{{t}^{2}}$；為了減少測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可）保持F1不變，重復實驗多次測量，求平均值．
②改變瓶中水的質(zhì)量重復實驗，確定加速度a與彈簧測力計示數(shù)F1的關(guān)系．下列圖象能表示該同學實驗結(jié)果的是c．

③（多選）用加水的辦法改變拉力的大小與掛鉤的方法相比，它的優(yōu)點是bc．
a．可以改變滑動摩擦力的大小
b．可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)
c．可以比較精確地測出摩擦力的大小
d．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

20．在研究加速度和力的關(guān)系實驗中，可用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機3）實驗裝進行實驗研究（如圖甲所示）

（1）在該實驗中必須采用控制變量法，應保持小車的質(zhì)量不變，實驗時，調(diào)節(jié)軌道高度平衡小車運動的摩擦力，當滿足小車總質(zhì)量遠大于鉤碼總質(zhì)量條件時，可用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用DIS測小車的加速度．
（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量．在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖乙所示）
①分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比．
②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的方要原因是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大．

查看答案和解析>>

同步練習冊答案