如图所示,竖直平面上有一光滑绝缘半圆轨道,处于水平方向且与轨道平面平行的匀强电场中,轨道两端点A、C高度相同,轨道的半径为R.一个质量为m的带正电的小球从槽右端的A处无初速沿轨道下滑,滑到最低点B时对槽底压力为2mg.求小球在滑动过程中的最大速度.
两位同学是这样求出小球的最大速度的:
甲同学:B是轨道的最低点,小球过B点时速度最大,小球运动过程机械能守恒,
,解得小球在滑动过程中的最大速度为
.
乙同学:B是轨道的最低点,小球过B点时速度最大,小球在B点受到轨道的压力为F
N=2mg,由牛顿第二定律有
,解得球在滑动过程中的最大速度
.
请分别指出甲、乙同学的分析是否正确,若有错,将最主要的错误指出来,解出正确的答案,并说明电场的方向.
考点分析:
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(1)要用伏安法测量R
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x的测量值比真实值______(选择“偏大”或“偏小”),若R
x约为10Ω应采用______(选“甲图”或“乙图”)的电路,误差会比较小.
(2)无论是用甲图或乙图测量,都不可避免产生由电表内阻引起的测量误差,有两个研究性学习小组分别设计了以下的实验方案:
Ⅰ.第一组利用如图丙的电路进行测量,主要实验步骤如下:
第一步:将电键S
2接2,闭合电键S
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P和R
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1、I
1.
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1
-
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A.S保持闭合,B板向左平移了一些
B.S保持闭合,B板向上平移了一些(小球仍处于两极板之间)
C.S断开,B板向左平移了一些
D.S断开,B板向上平移了一些(小球仍处于两极板之间)
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