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如图所示,空间存在着电场强度为E=2.5×102N/C、方向竖直向上的匀强电场,...

如图所示,空间存在着电场强度为E=2.5×102N/C、方向竖直向上的匀强电场,一长为L=0.5m的绝缘细线,一端固定在O点,一端拴着质量m=0.5kg、电荷量q=4×10-2C的小球.现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,则小球能运动到最高点.不计阻力.取g=10m/s2.求:
(1)小球的电性.
(2)细线在最高点受到的拉力.
(3)若小球刚好运动到最高点时细线断裂,则细线断裂后小球继续运动到与O点水平方向距离为细线的长度L时,小球距O点的高度.

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(1)由带电小球在电场力作用下,运动到最高点并拉断细线,则可判定电场力方向,再由电场强度方向可确定小球的电性. (2)小球从释放到最高点,由动能定理可求出动能的变化,再由牛顿第二定律可得拉力大小. (3)当细线断裂后,小球做类平抛运动,则将此运动分解成水平方向匀速运动与竖直方向匀加速运动,从而求出小球距O点的高度. 解析:(1)由小球运动到最高点可知,小球带正电               (2)设小球运动到最高点时速度为v,对该过程由动能定理有,    (qE-mg)L=mv2                        ① 在最高点对小球由牛顿第二定律得,T+mg-qE=m   ② 由①②式解得,T=15N                                       (3)小球在细线断裂后,在竖直方向的加速度设为a, 则 a= ③ 设小球在水平方向运动L的过程中,历时t,则 L=vt   ④ 设竖直方向上的位移为s,则 s=at2              ⑤ 由①③④⑤解得,s=0.125m 小球距O点高度为s+L=0.625m. 答:(1)小球的电性为正电 (2)细线能承受的最大拉力为15N (3)当小球继续运动后与O点水平方向距离为L时,小球距O点的高度0.625m.
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考点分析:
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电流表A,量程0.6A,内阻约为0.1Ω;
电压表V2,量程5V,内阻约为5KΩ;
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定值电阻R2,阻值为3KΩ;
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开关S一个,导线若干.
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(2)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路.要求测量尽量准确,实验必须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成.试画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连接好),并标出所选元件的相应字母代号______
(3)由上问写出电压表V1内阻RV的表达方式,说明式中各测量量的物理意义.
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②在摆球经过最低点时启动秒表计时;______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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