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在平行金属板间的水平匀强电场中,有一长为L的轻质绝缘棒OA,其一端可绕O点在竖直...

在平行金属板间的水平匀强电场中,有一长为L的轻质绝缘棒OA,其一端可绕O点在竖直平面内自由转动,另一端A处有一带电量为-q且不计重力的小球,质量为m的绝缘小球固定在OA棒中点处,当变阻器滑片在P点处时,棒静止在与竖直方向成角的位置,如图所示。已知此时BP段的电阻为R,平行金属板间的水平距离为d

1)求此时金属板间电场的场强大小E

2)若金属板旋转α(图中虚线表示),并移动滑片位置,欲使棒与竖直方向的夹角不变,BP段的电阻应调节为多大?

3)若金属板不转动,将BP段的电阻突然调节为R,带电小球初始位置视为零势能点,求带电小球电势能的最小值。

 

(1)(2)(3) 【解析】 (1)轻杆力矩平衡: EqLcos=mgLsin 场强大小 E= (2)旋转前两金属板间电势差 U=Ed= 金属板旋转后杆仍平衡 E′qLcos=mgLsin E′= 板旋转后,板距 U′=E′d′= 金属板间电势差与变阻器BP电阻成正比 得 (3)电阻调节为R后 杆逆时针旋转,至小球速度为零时,带电小球电势能最小,设此时杆与竖直角度为θ,根据动能定理 由题意可得 θ= 所以电场力做功的最大值 即电势能的最小值 Em=  
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考点分析:
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如图,在柱形容器中密闭有一定质量气体,一具有质量的光滑导热活塞将容器分为A、B两部分,离气缸底部高为49cm处开有一小孔,与U形水银管相连,容器顶端有一阀门K.先将阀门打开与大气相通,外界大气压等于p0=75cmHg,室温t0=27°C,稳定后U形管两边水银面的高度差为Δh=25cm,此时活塞离容器底部为L=50cm.闭合阀门,使容器内温度降至-57°C,发现U形管左管水银面比右管水银面高25cm.求:

①此时活塞离容器底部高度L′;

②整个柱形容器的高度H.

 

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如图所示,长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置.将一质量为m的小球固定在管底,用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连,小物块悬挂于管口.现将小球释放,一段时间后,小物块落地静止不动,小球继续向上运动,通过管口的转向装置后做平抛运动,小球在转向过程中速率不变.(重力加速度为g)

(1)求小球从管口抛出时的速度大小;

(2)试证明小球平抛运动的水平位移总小于

 

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如图所示是探究电源电动势和电源内、外电压关系的实验装置,下部是可调高内阻电池。提高或降低挡板,可改变AB两电极间电解液通道的横截面积,从而改变电池内阻。电池的两极AB与电压传感器2相连,位于两个电极内侧的探针ab与电压传感器1相连,R是滑动变阻器。(实验前已给电源充足了电)

下表是某实验小组在固定挡板位置不变,改变R进行实验过程中所记录的实验数据

实验数据序号

1

2

3

4

5

6

7

8

外电压UV

2.15

2.01

1.84

 

1.65

1.61

1.53

1.46

内电压UV

0

0.12

0.26

 

0.42

0.45

0.52

0.58

内、外电压之和UV

2.15

2.13

2.10

2.08

2.07

2.06

2.05

2.04

 

 

1)该小组仔细检查仪器和研究实验过程,并没发现错误。重复上述实验所得数据仍为上述数据。则该实验U逐渐变化的原因是:_________________________________

2)为了证实(1)中推断,该小组在获得序号6的数据时,用电流传感器测得流过R的电流为9mA。由此计算出两探针之间的电阻是____________Ω,该高内电阻电源在此挡板位置的实际内阻是______________Ω

3)根据以上判断和计算出的两个阻值,将序号4的实验数据补全_____________

 

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如图,E为直流电源,G为灵敏电流计,AB为两个圆柱形电极,P是木板,CD为两个探针,S为开关,现用上述实验器材进行用描迹法画出等量异号点电荷电场中平面上的等势线的实验。

1)木板P上有白纸、导电纸和复写纸,最上面的应该是___________纸;

2)用实线代表导线将实验器材正确连接_____________

3)如想描绘孤立点电荷电场中平面上的等势线,应如何改变电极?如何放置?__________

 

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验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。

1)关于实验的下列做法中正确的是_______;

A.摆锤释放器在每次释放后都要调整高度

B.光电门传感器始终放在最低点

C.每次要用测平器使光电门传感器的光电孔对应于所要求高度的水平线

D.摆锤线长应调整到使摆线在摆动时能通过光电孔

2)设摆锤速度为v,摆锤所在位置的高度h,以h为横坐标,为纵坐标,作出的图线应是下图中的_______;

3)所选图线的斜率绝对值表示的物理量是_______

 

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