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如图所示,在水平向右、场强大小E=3.0×104N/C的匀强电场中,有一个质点m...

如图所示,在水平向右、场强大小E=3.0×104N/C的匀强电场中,有一个质点m=4.0×10-3kg的带点小球,用长l=1.0m的绝缘轻细线悬挂于O点,静止时细线偏离竖直方向的夹角θ=37°.取g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80,不计空气阻力的作用.求:
(1)小球所带电荷量的大小;
(2)若将小球缓慢拉回到悬点正下方的最低点,拉力至少需要做的功W
(3)若突然撤去电场(不计撤去电场过程中产生的电磁场对小球的影响),小球运动至最低点时,小球对细线拉力的大小F.

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(1)对小球受力分析,运用力的合成与分解,根据平衡条件,即可求解. (2)根据动能定理,结合重力做功、电场力做功与路径无关的特点,从而求解; (3)撤去电场后,对小球分析,由牛顿第二定律,结合向心力表达式,即可求解. 【解析】 (1)受力分析,则有:. 解得:q==1×10-6C (2)小球缓慢拉回到悬点正下方的最低点, 根据动能定理,则有:W+WG+WE=0-0 W=-WG-WE=qElsin37°-mgl(1-cos37°) 解得:W=1×10-2 J (3)若撤去电场,则小球运动至最低点时,机械能守恒, 则有:mgl(1-cos37°)=mv2 由向心力表达式,则有F-mg=m 综合上式,可解得:F=5.6×10-2 N. 答:(1)小球所带电荷量的大小1×10-6C; (2)若将小球缓慢拉回到悬点正下方的最低点,拉力至少需要做1×10-2 J的功; (3)若突然撤去电场(不计撤去电场过程中产生的电磁场对小球的影响),小球运动至最低点时,小球对细线拉力的大小5.6×10-2 N..
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考点分析:
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(1)试根据图a所示的电路图,完成如图b所示的实物电路的连线.
(2)接通电路前应将滑动变阻器的滑动头P置于______端.
(3)根据电路图连线后有如下的主要操作步骤:1将电阻箱的阻值调至某一定阻值(最好为3kΩ左右),并记下此时的电阻值R.闭合开关S1和S2,调节滑动变阻器R2的滑动头P,使电压表的指针偏转一个较大的角度(或满刻度),并记录此时电压表的示数U1.2断开S1,拆除电路,实验器材复原.3保持P的位置不变,断开S2,记录此时电压表的示数U2.4按电路图连好电路后,将滑动变阻器的滑动头P移至A端.
按本实验正确的操作步骤排序______(只填写步骤前的序号).
(4)根据实验记录的数据R、U1、U2,可求出电压表的内电阻为:Rv=______

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A.电量Q与速度v成正比
B.电流I与线圈匝数n成正比
C.电功率P与边长L的平方成正比
D.拉力做的功W与边长L的平方成正比
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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