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两个带电量均为+q小球,质量均为m,固定在轻质绝缘等腰直角三角形框架OAB的两个...

两个带电量均为+q小球,质量均为m,固定在轻质绝缘等腰直角三角形框架OAB的两个端点A、B上,另一端点用光滑铰链固定在O点,整个装置可以绕垂直于纸面的水平轴在竖直平面内自由转动.直角三角形的直角边长为L.
(1)若施加竖直向上的匀强电场E1,使框架OB边水平、OA边竖直并保持静止状态,则电场强度E1多大?在此电场中,此框架能否停止在竖直平面内任意位置?
(2)若改变匀强电场的大小和方向(电场仍与框架面平行),为使框架的OB边水平、OA边竖直(A在O的正下方),则所需施加的匀强电场的场强E2至少多大?方向如何?
(3)若施加竖直向上的匀强电场E3=manfen5.com 满分网,并将A球的带电量改为-q,其余条件不变,试找出框架所有可能的平衡位置,求出OA边与竖直方向的夹角θ,并画出所对应的示意图.

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(1)以O为支点,根据三角架力矩平衡,求解电场强度E1. (2)若改变匀强电场的大小和方向,设匀强电场E2的方向与竖直方向夹角为θ,根据力矩平衡条件列式得到场强E2与θ的表达式,根据数学知识求极值,得到强E2的最小值. (3)若施加竖直向上的匀强电场E3=,将A球的带电量改为-q,A球所受的电场力方向变为竖直向下,设三角形框架平衡时OA边偏离竖直方向θ角,由力矩平衡条件得出θ值,画出三角形框架可能的出现的平衡位置示意图. 【解析】 (1)根据有固定转动轴物体的平衡条件,有qE1L=mgL  ① 得   ② 在此电场中,电场力刚好抵消重力,此三角形框架能停止在竖直平面内任意位置. (2)设匀强电场E2的方向与竖直方向夹角为θ,则根据有固定转动轴物体的平衡条件,有   qE2Lcosθ+qE2Lsinθ=mgL  ③ 即 当时,  ④ (3)设三角形框架平衡时OA边偏离竖直方向θ角,则OB边偏离水平方向的夹角也为θ,根据有固定转动轴物体的平衡条件,有   qE3Lcosθ=mgLcosθ+(mg+qE3)Lsinθ  ⑤ 将代入,解得:,⑥ 三角形框架可能的出现的平衡位置如图所示:
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考点分析:
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该同学的分析正确吗?若正确,请根据该同学的分析思路,求出F的大小.
若不正确,请你分析并求出正确结果.

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运动距离s(m)510203040506070
运动时间t(s)2.44.26.37.89.010.011.012.0
各段速度(m/s)2.084.766.678.3310.010.0
(1)以纵轴代表自行车运动的距离s,横轴代表运动的时间t,试作出s-t图.
(2)根据(1)作出的s-t图知,自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度.请计算出上述表格中空缺的①、②处的数据:①______(m/s);②______(m/s).
(3)本次实验中,学生和自行车总质量约为75kg,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,则在20m-30m路段的平均阻力f1与30m-40m路段的平均阻力f2之比f1:f2=______;若整个过程中该同学骑车的功率P保持不变,则P=______W.
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(1)若用多用表欧姆档测B灯的电阻,其阻值约为______Ω.
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(3)若将A灯和B灯并联接在上述电源两端,B灯的实际功率为______W.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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