演绎式探究﹣﹣﹣探究点电荷的电场强度
如果带电体间的距离比它们的大小大得多,这样的带电体可以看成是点电荷.
(1)实验发现,带电量分别为q1、q2的两个点电荷距离为r时,它们之间的作用力F=k,其中k为常量,当q1和r一定时,F与q2之间的关系图象可以用他图甲中的图线 来表示.
(2)磁体周围存在磁场,同样,电荷周围也存在磁场.电场对放入其中的电荷产生电场力的作用.点电荷q1和q2之间的作用力实际是q1(或q2)的电场对q2(或q1)的电场力.物理学中规定:放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值,叫做该点的电场强度,用E表示,则E= .
如图乙所示,在距离点电荷Q为r的A点放一个点电荷q,则点电荷q受到的电场力F= ,点电荷Q在A点产生的电场强度EA= .
(3)如果两个点电荷同时存在,它们的电场会相互叠加,形成合电场.如图丙所示,两个互成角度的电场强度E1和E2,它们合成后的电场强度E用平行四边形的对角线表示.如图丁所示,两个点电荷Q分别放在A、B两点,它们在C点产生的合电场强度为E合.请推导证明:E合=.
归纳式探究﹣﹣探究小球沿过山车轨道的运动
小雨观察到游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运动,游客却不会掉下来.他想探索其中的奥秘,做了以下两个探究:
(1)探究一:如图甲所示,小球由A点沿光滑轨道自由运动到B点,小球到达B点的速度v与高度h和小球质量m的关系,数据如表一.
表一:
实验次数 | h/m | m/kg | v2/(m2•s﹣2) |
1 | 0.2 | 2.0×10﹣2 | 4.0 |
2 | 0.4 | 2.0×10﹣2 | 8.0 |
3 | 0.4 | 3.0×10﹣2 | 8.0 |
4 | 0.8 | 2.5×10﹣2 | 16.0 |
则小球到达B点的速度v与 有关,且v2=k1 .
探究二:如图乙所示,小球以一定速度从B点沿光滑的竖直圆形轨道运动,恰好通过最高点C.小球在B点的速度v与轨道半径r的关系,数据如表二.
实验次数 | r/m | v2/(m2•s﹣2) |
1 | 0.15 | 7.5 |
2 | 0.30 | 15.0 |
3 | 0.45 | 22.5 |
则小球在B点的速度v与轨道半径r的关系式为 .
(3)如图丙所示,将甲、乙两轨道组合后,小球从A点沿光滑轨道自由运动,若r=0.4m,要使小球经过B点后能恰好通过C点,则h= .
小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中,他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图乙所示.其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%.每个滑轮等重,不计绳重、摩擦和水的阻力.求:
(1)物体在空中上升1m,小雨做的功是多少?
(2)每个滑轮的重力是多少?
(3)物体的密度是多少?
如图甲所示的电路,电源电压保持不变.小灯泡L标有“4V,1.6W”字样,滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω,定值电阻R2=20Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V.请画出该题的各个等效电路图.
求:(1)小灯泡正工作时的电阻是多少?
(2)只闭合开关S、S2和S3,移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时,R2消耗的电功率为1.25W.此时滑动变阻器R1接入电路中的阻值是多少?
(3)只闭合开关S和S1,移动滑动变阻器R1的滑片P,小灯泡L的I﹣U图象如图乙所示,在保证各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围是多少?
综合作图﹣﹣家庭电路:
如图所示家庭电路,吊灯L1和L2由开关S控制,墙上有一个固定插座.请把电路连接完整.
综合实验(可以配图说明):
要探究“物体所受的浮力与物体密度的关系”,请完成实验设计方案.
器材 | 弹簧测力计,体积相同的铝块、铁块和铜块,盛有水的水槽,细线。 | ||
实验步骤 | 分析数据,得出结论。 | 数据记录表格 |
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结论: .