Question

（1）a、在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，给出下列器材，ab处的电源应选用______，电表X应选用______．（用字母表示）．
A．6V的交流电源
B．6V的直流电源
C．100V的直流电源
D．量程0～0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表
E．量程0～300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表
b、该实验装置如图1所示，如果以c、d两个电极的连线为x轴，以c、d连线的中垂线为y轴，并将一个探针固定置于 y轴上的某一点，合上开关S，而将另一探针由O点左侧沿x轴正方向移到O点右侧的过程中，则电表X的指针与零刻度夹角的变化情况是______．
A．逐渐增大    B．逐渐减小C．先变大后变小     D．先变小后变大
（2）南水北调应急供水工程关键项目PCCP（预应力钢筋混凝土管）管道工程已在部分标段安装成功．两名参加社会活动的中学生想了解一些有关南水北调工程的信息，但到达工地时工程已竣工．在待清理的废弃物中，一块从PCCP管道内壁脱落下来的圆弧形物体（如图2所示）引起了他们的注意．二人决定利用随身携带的玻璃球和手表，通过对圆弧形物体的测量来确定PCCP管道的直径．在测量过程中有以下步骤：
（1）反复调整脱落物体各边的高度，将玻璃球放在物体上时，玻璃球能静止在最低点．
（2）让玻璃球从物体的某一位置由静止释放，并用手表从玻璃球经过______（填“最高点”或“最低点”）开始计时．
（3）若当地的重力加速度为g，玻璃球完成n次全振动的时间为t，则PCCP管的直径表达式为______；已知g=π²，玻璃球在1分钟内完成20次全振动，则管径d=______m．．

Answer 1

【答案】分析：（1）电势相等的点连接起来就是等势线，要描绘此线，需要电源与电压表．电源要分正负即为直流电源，确保电势的高低；而电压表要零刻度在中央．由等量异种电荷所形成的电场的电场线，可得知等势线的分布情况．所以可知电压表的指针先变小后变大．
（2）利用小球在圆弧轨道的运动时间，借助于简谐运动的周期与摆长的关系，可求出PCCP管的直线．
解答：解：（1）电源是能确定电势的高低，所以必须是直流电源，只要有电压即可，所以选择低压直流电．故选B；
由于寻找电势的高低，因此需要电压表即可，故选D；
因为电场线与等势线互相垂直，所以y轴同一等势线上，另一探针由O点左侧沿x轴正方向移到O点右侧的过程中，两探针之间的电压值先变小，后变大．因此可知电压表的指针先变小，后变大，故选D
（2）由简谐运动的周期公式，可求出小球运动轨迹对应的圆弧半径．
 因此，玻璃球从物体的某一位置由静止释放，并用手表从玻璃球经过最低点开始计时，读出n个周期对应的时间t．从而算出小球运动的周期为：T=
则PCCP管的直径表达式为：d=2R=2×
所以直径为：
代入数据可求出，直径为d=4.5m；
故答案为：（1）B； D；D．
          （2）最低点；； d=4.5m．
点评：（1）通过实验描绘出等势线，从而去体会等量异种电荷的电场线的分布及与等势线的关系．
（2）巧用简谐运动来间接去测量出圆弧对应的半径，但注意的是，小球运动的圆弧长不能太大，否则就不符合周期公式的条件．