题目内容
如图13-12-20所示,匀强电场中的A、B、C三点连线组成一个直角三角形,其中A角为直角,B角等于30°,边长AB=20 cm.现将一电荷量为2×10-8 C的负点电荷从A点移到B点,电场力做功6×10-6 J;将另一个电荷量为1.5×10-8 C的负点电荷从C点移到A点,外力克服电场力做功4.5×10-6 J.设B点的电势为零,求:(1)A、C两点的电势;
(2)匀强电场的电场强度(大小和方向).
解析:(1)UAB= V=-300 V.
因为B=0,所以A=-300 V.
UCA= V=300 V.
因A=-300 V,所以C=0.
(2)由以上计算可知,C=B=0,BC为一等势线,场强的方向垂直于BC指向A.
E= V/m=3 000 V/m.
答案:(1)A=-300 V,C=0
(2)3 000 V/m,方向垂直BC指向A
(10分)某研究性学习小组,为了探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素,进行了模拟实验研究。图12为测定风力的实验装置图,其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝,电阻丝电阻较大;一质量和电阻都不计的细长细长裸金属丝一端固定于O点,另一端悬挂球P,无风时细金属丝竖直,恰与电阻丝在C点接触,OC=H;有风时金属丝将偏离竖直方向,与电阻丝相交于某一点(如图13中虚线所示).细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触。
(1)已知电源的电动势为E,内阻不计,理想电压表两接线柱分别与O点和C点相连,球P的质量为m,重力加速度为g,由此可以推得风力大小F与电压表示数的关系式为F=______________________。
(2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因素有关,于是他们进行了如下的实验:
实验一:使用同一球,改变风速,记录了在不同风速下电压表的示数。
表一 球半径r=0.50cm
风速(m/s) | 10 | 15 | 20 | 30 |
电压表示数(V) | 2.40 | 3.60 | 4.81 | 7.19 |
由表一数据可知:在球半径一定的情况下,风力大小与风速的关系是_______________________。
实验二:保持风速一定,换用同种材料、不同半径的实心球,记录了在球半径不同情况下电压表的示数。
表二 风速v=10 m/s
球半径(cm) | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
电压表示数(V) | 9.60 | 2.40 | 1.07 | 0.60 |
由表二数据可知:在风速一定的情况下,风力大小与球半径的关系是_______________________。(球体积公式)
(3)根据上述实验结果可知风力的大小F与风速大小v、球半径r的关系式为_________________________。
金属材料的电阻率通常随温度的升高而增大,半导体材料的电阻率随温度的升高而减少。某同学需要研究某导电材料的导电规律,他用该种导电材料制作为电阻较小的线状元件Z做实验,测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律。
(1)他应选用图12所示的______电路进行实验;
(2)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示。根据表中数据,判断元件Z是______ (填“金属材料”或“半导体材料”);
U/V | 0 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 | 1.20 | 1.50 | 1.60 |
I/A | 0 | 0.20 | 0.45 | 0.80 | 1.25 | 1.80 | 2.81 | 3.20 |
(3)把元件Z接入如图13所示的电路中,当电阻R的阻值为R1=2Ω时,电流表的读数为1.25A ;当电阻R的阻值为R2=3.6Ω时,电流表的读数为0.80A.结合上表数据,求出电池的电动势为________V,内阻为________Ω.( 不计电流表的内阻)