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如图所示,两块相同的金属板M和N正对并水平放置,它们的正中央分别有小孔O和O′,...

如图所示,两块相同的金属板M和N正对并水平放置,它们的正中央分别有小孔O和O′,两板间距离为2L,两板间存在竖直向上的匀强电场.AB是一长3L的轻质绝缘细杆,杆上等间距地固定着四个完全相同的带电小球(1、2、3、4),每个小球的电荷量为q、质量为m,相邻小球间的距离为L.第一个小球置于孔O处,将AB由静止释放,观察发现,从第2个小球刚进入电场到第3个小球刚要离开电场这一过程中AB杆一直做匀速直线运动,且杆保持竖直.求:
(1)两板间电场强度E;
(2)第4个小球刚要离开电场时杆的速度;
(3)从第2个小球刚进入电场开始计时,到第4个小球刚要离开电场所用的时间.

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(1)从第2个小球刚进入电场到第3个小球刚要离开电场这一过程中AB杆一直做匀速直线运动,受力平衡,根据电场力等于重力即可求解; (2)对整个过程运用动能定理即可求解; (3)第2个小球刚进入电场到第3个小球刚要离开电场这段时间,整个杆做匀速直线运动,求出此过程时间,第3个小球离开电场后,只有第4个小球在电场中,杆做匀加速直线运动,再求出此过程时间,两段时间之和即为所求时间. 【解析】 (1)从第2个小球刚进入电场到第3个小球刚要离开电场这一过程中AB杆一直做匀速直线运动,受力平衡,则有: 2qE=4mg, E=, (2)从静止开始到第4个小球刚要离开电场得过程中运用动能定理得: 4mg×5L-4qE×2L=×4mv2 解得:v=, (3)设杆匀速运动时速度为v1,对第1个小球刚进入电场到第3个小球刚要进入电场这个过程,应用动能定理得: 4mg×2L-qE(L+2L)=×4mv12 解得:v1= 第2个小球刚进入电场到第3个小球刚要离开电场这段时间,整个杆做匀速直线运动,设运动时间为t1,则: t1== 第3个小球离开电场后,只有第4个小球在电场中,杆做匀加速直线运动,设运动时间为t2,则: t2== 所以总时间为:t=t1+t2= 答:(1)两板间电场强度E为; (2)第4个小球刚要离开电场时杆的速度为; (3)从第2个小球刚进入电场开始计时,到第4个小球刚要离开电场所用的时间为.
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考点分析:
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(1)如果没有保护,鸡蛋直接撞击地面而不被摔坏,其速度最大不能超过多少?(结果用根号表示)
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(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所取水样的电阻
A.电流表(量程5mA,电阻RA=800Ω)
B.电压表(量程15V,电阻RV约为10.0kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源(12V,内阻约10Ω)
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请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接.
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(3)正确连接电路后,这位同学闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量得出一系列数据如下表所示,请你在图丁的坐标系中作出U-I关系图线.
U/V2.03.86.88.010.211.6
I/mA0.731.362.202.893.664.15
(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为______Ω•m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上______(选填“达标”或“不达标”).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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