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如图所示,空间有场强E=1.0×102V/m竖直向下的电场,长L=0.8m不可伸...

如图所示,空间有场强E=1.0×102V/m竖直向下的电场,长L=0.8m不可伸长的轻绳固定于O点.另一端系一质量m=0.5kg带电q=5×10﹣2C的小球.拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放,当小球运动至O点的正下方B点时绳恰好断裂,小球继续运动并垂直打在同一竖直平面且与水平面成θ=53°、无限大的挡板MN上的C点.试求:

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(1)绳子的最大张力;

(2)A、C两点的电势差;

(3)当小球运动至C点时,突然施加一恒力F作用在小球上,同时把挡板迅速水平向右移至某处,若小球仍能垂直打在档板上,所加恒力F的方向及取值范围.

 

(1)绳子的最大张力为30N; (2)A、C两点的电势差为125V; (3)所加恒力F的取值范围F≥8N;方向范围为0°<α<127°. 【解析】【解析】 (1)A→B由动能定理及圆周运动知识有: …① …② 联解①②得:T=30N…③ (2)A→C由功能关系及电场相关知识有: …④ vCsinθ=vB…⑤ UAC=E•hAC…⑥ 联解④⑤⑥得:UAC=125V…⑦ (3)由题可知施加恒力F后小球必须做匀速直线或匀加速直线运动,才能垂直打在档板上. 设恒力F与竖直方向的夹角为α,作出小球的受力矢量三角形分析如图所示.(或由矢量三角形可知:当F与F合(或运动)的方向垂直时,F有最小值而无最大值)…⑧ 由矢量三角形图有:Fmin=(mg+qE)•sinθ…⑨ θ≤(α+θ)≤180°…⑩ 联解⑨⑩得:F≥8N…(11) 0°<α<127°…(12) 答: (1)绳子的最大张力为30N; (2)A、C两点的电势差为125V; (3)所加恒力F的取值范围F≥8N;方向范围为0°<α<127°. 【考点】带电粒子在匀强电场中的运动. 【专题】带电粒子在电场中的运动专题. 【分析】根据动能定理求出小球经过最低点时的速度.经过最低点时,由重力和细线的拉力的合力提供小球的向心力,由牛顿第二定律求出细线对小球的拉力粒子在电场中做类平抛运动,水平方向是匀速直线运动,竖直方向是匀加速直线运动,由此可以求得粒子末速度的大小. 【点评】本题是带电物体在电场中圆周运动问题,动能定理和向心力结合是常用的解题方法.粒子垂直进入电场中做的是类平抛运动,本题就是考查学生对类平抛运动的规律的应用.  
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考点分析:
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在如图所示的电路中,电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱.

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(1)用一条导线把A、B直接连起来,此时,应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?

(2)调至满偏后保持R1的值不变,在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2,电流表指针指着多少刻度的位置?

(3)如果把任意电阻R接在A、B之间,电流表读数I与R的值有什么关系?

 

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如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=1Ω,当接入固定电阻R=4Ω时,电路中标有“3V 6W”的灯泡L和内阻r′=0.5Ω的小型直流电动机均恰能正常工作,求:

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(1)电路中的电流强度;

(2)电动机的输出功率;

(3)电源的效率.

 

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如图所示电路,电源电动势为1.5V,内阻为0.12Ω,外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压.

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利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差.

(1)应该选择的实验电路是图1中的      (选项“甲”或“乙”).

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(2)现有电流表(0﹣0.6A)、开关和导线若干,以及以下器材:

A.电压表(0﹣15V)       B.电压表(0﹣3V)

C.滑动变阻器(0﹣50Ω)   D.滑动变阻器(0﹣500Ω)

实验中电压表应选用      ;滑动变阻器应选用      ;(选填相应器材前的字母)

(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U﹣I图线.

序号

1

2

3

4

5

6

电压U(V)

1.45

1.40

1.30

1.25

1.20

1.10

电流I(A)

0.060

0.120

0.240

0.260

0.360

0.480

(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=      v,内电阻r=      Ω

(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U以及干电池的输出功率P都会发生变化.图3的各示意图中正确反映P﹣U关系的是     

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某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下:

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(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度为L=      mm;

(2)用螺旋测微器测量其直径如图2,由图可知其直径为D=      mm;

(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图3,则该电阻的阻值约为R=      Ω.

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(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:

待测圆柱体电阻R

电流表A1(量程0~4mA,内阻约50Ω);      电流表A2(量程0~10mA,内阻约30Ω)

电压表V1(量程0~3V,内阻约10kΩ);      电压表V2(量程0~15V,内阻约25kΩ)

直流电源E(电动势4V,内阻不计);

滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A)

滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A)

开关S、导线若干为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在右框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号.

(5)根据你设计的测量电路,在图4中用实线连接好电路.

(6)圆柱体材料的电阻率表达式为ρ=     .(用所测量的量字母表达)

 

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