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如图示,在水平方向的匀强电场中,有一个不可伸长的绝缘细线L的一端连着质量为m带电...

如图示,在水平方向的匀强电场中,有一个不可伸长的绝缘细线L的一端连着质量为m带电量为q的带电小球,另一端固定于O点.现在,把小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速释放时,发现:小球能够恰好摆到最低点B.已知本地的重力加速度为g.求:
(1)该匀强电场的电场强度E的表达式;
(2)小球摆到什么位置速度最大?并导出这个最大速度的表达式.

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对小球进行受力分析,根据共点力平衡,抓住合力等于零,运用正交分解求出拉力大小和电场力大小,从而求出电场强度. 根据动能定理求出运动到最低点的速度. 【解析】 (1)由对称性分析知,将电场与重力场合成后而形成的合场一定也是匀强场(用表示),其方向一定与AB连线的垂直平分线平行,斜指右下方方向与水平方向成45°角,电场力与重力必相等,即:mg=qE 所以,该匀强电场的电场强度E的表达式为: (2)根据前面的分析可知,当摆线与水平方向成45°角之时,也就是系统处于合场的“势能”最低的位置之时,也就是系统的动能处于最大的状态之时.此处,也就是摆球的速度处于最大的位置之处. 此时: 解得: 答:(1)该匀强电场的电场强度; (2)小球摆到摆线与水平方向成45°角之时什么位置速度最大,这个最大速度的表达式.
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考点分析:
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(一)主要实验器材:一块正方形的软木块,其边长D=16cm,质量M=40g;一支出射速度能够连续可调的气枪,其子弹的质量m=10g;….
(二)主要实验过程:首先,他们把正方形的软木块固定在桌面上,当子弹以20m/s的水平速度从正面射入该木块后,实验小组测得子弹能够进入木块中5cm的深度.然后,他们把该木块放在光滑的水平面上(例如:气垫导轨上),子弹再次从正面射入该木块,….
在后者情况下,请你利用力学的知识,帮助他们分析和预测以下几个问题:
(1)若子弹仍以20m/s的水平速度射入木块,子弹最多能进入木块中的深度有多大?
(2)若子弹仍以20m/s的水平速度射入木块,在子弹进入木块的过程中,系统损失的机械能和产生的热量各是多少?
(3)为了使子弹能够穿透该木块,那么子弹的入射速度大小至少不能低于多少?

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在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,某研究小组,只备有下列器材:
①干电池(电动势约1.5V,其精确值待定;内电阻小于1.0Ω,其精确值待定.)
②电流表G(满偏电流3mA,内阻Rg=10Ω)
③电流表A(0~0.6A,内阻0.1Ω)
④滑动变阻器 R1(0~20Ω,10A)
⑤滑动变阻器R2(0~100Ω,1A)
⑥定值电阻R3=990Ω
⑦开关、导线若干
(1)为了简便且较准确地测定该干电池的电动势和内电阻,研究小组计划自行设计电路,经过实验采集多组数据,利用计算机绘制图表后进行较精确的计算.那么,他们应该选用的滑动变阻器是______(填写字母代号)
(2)请画出你利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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