题目内容

如图甲所示,质量均为m的、可视为质点的两个带电小球A,B被固定在弯成90°角的绝缘轻杆两端,OA和OB的长度均为L,可绕过O点的、与纸面垂直的水平轴无摩擦的转动,空气的作用力不计。已知A球带电量qA=+q,B球带电量qB=+3q,绝缘轻杆、A和B组成的系统在竖直向下的匀强电场中处于平衡状态,杆OA与竖直方向的夹角θ=53°,静电力常量用K表示,sin53°=0.8,cos53°=0.6。试求:
(1)竖直向下的匀强电场的场强E;
(2)将带正电的、也可视为质点的小球C从无限远处缓慢地移入,使绝缘轻杆缓慢地转动,在小球C到轴O的正下方L处时。恰好使杆OA(与竖直方向的夹角θ=45°)处于平衡状态,如图乙所示,小球C带电量qC
(3)在(2)的条件下,若已知小球C从无限远处缓慢地移到轴O的正下方L处的过程中,小球C克服匀强电场的电场力做功为W1,小球A,B,C之间的库仑力做功为W2,则在这个过程中匀强电场和小球A,B,C组成的整个系统的电势能变化量△W为多少?
解:(1)系统在电场中力矩平衡,则(mg+Eq)Lsin53°=(mg+3Eq)Lsin37°
解得:E=mg/5q
(2)当A,B系统再次平衡的,由力矩平衡条件得

得:
(3)
练习册系列答案
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(1)下列有关高中物理实验的描述中,正确的是:
AE
AE

A、在“验证机械能守恒定律”的实验中,计算重力势能的减少,一定要用当地的重力加速度.
B、在“研究平抛物体的运动”的实验中,必须要用秒表测出平抛物体的运动时间
C、在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,弹簧必须水平使用,以克服弹簧所受重力对实验的影响
D、在“用油膜法测分子直径的大小”的实验中,需要用天平测油滴的质量
E、在“用单摆测定重力加速度”实验中,如果摆长测量无误.测得的g值偏小,其原因可能是将全振动的次数N误计为N-1
F、在“用电流场模拟静电场描绘电场等势线”的实验中,要在塑料板上自上而下依次铺放白纸、复写纸、导电纸
(2)在“验证动量守恒定律”的实验中,请回答下列问题:

①实验记录如图甲所示,则A球碰前做平抛运动的水平位移是图中的
OP
OP
,B球被碰后做平抛运动的水平位移是图中的
ON
ON
.(两空均选填“OM”、“OP”或“ON”)
②小球A下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力,这对实验结果
不会
不会
产生误差(选填“会”或“不会”).
③实验装置如图甲所示,A球为入射小球,B球为被碰小球,以下所列举的在实验过程中必须满足的条件.正确的是
D
D

A.入射小球的质量ma,可以小于被碰小球的质量mb
B.实验时需要测量斜槽末端到水平地面的高度
C.入射小球每次不必从斜槽上的同一位置由静止释放
D.斜槽末端的切线必须水平,小球放在斜槽末端处,应能静止
④在“验证动量守恒定律”的实验中.某同学用如图乙所示的装置进行了如下的操作:
Ⅰ.先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将该术板竖直立于靠近槽口处,使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;
Ⅱ.将木板向右平移适当的距离,再使小球a从原固定点由静止释放,撞在木板上并在白纸上留下痕迹上B;
Ⅲ.把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端,让小球a仍从原固定点由静止释放,和小球b相碰后,两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C;
Ⅳ.用天平测量a、b两小球的质量分别为ma、mb,用刻度尺测量白纸O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2和y3
用本实验中所测得的量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为
ma
y2
=
ma
y3
+
mb
y1
ma
y2
=
ma
y3
+
mb
y1

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