如图9所示.在地面上方有一个匀强电场.在该电场中取一点O作为圆心.以R=10 cm为半径.在竖直平面内作一个圆.圆平面平行于匀强电场的电场线.在O点固定一个电荷量为Q=-5×10-4 C的电荷.当把一个质量为m=3 g.电荷量为q=2×10-10 C的带电小球放在圆周的a点时.它恰好能静止不动.那么匀强电场的电场线跟Oa线夹角为 .若将带电小球从a点缓慢题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

如图9所示，在地面上方有一个匀强电场，在该电场中取一点O作为圆心、以R=10 cm为半径，在竖直平面内作一个圆，圆平面平行于匀强电场的电场线，在O点固定一个电荷量为Q=-5×10^-4 C的电荷，当把一个质量为m=3 g、电荷量为q=2×10^-10 C的带电小球放在圆周的a点时，它恰好能静止不动，那么匀强电场的电场线跟Oa线夹角为_____________.若将带电小球从a点缓慢移到圆周上最高点b，外力做功W=__________J.

图9

解析：小球在a点静止不动时，受到竖直向下的重力G、水平向右的库仑力F及电场力F₁的作用.匀强电场电场力F₁与F和G的合力大小相等、方向相反.计算知电场力F₁跟Oa线的夹角θ=arctan.因F=k=9×10⁹×=9×10^-2 N,

G=mg=3×10^-2 N.

带电小球从a点缓慢移到圆周上的b点，库仑力不做功，重力与F₁的合力水平向右，大小为F，由动能定理W-F·R=0.

解得W=9×10^-3 J.

答案：arctan 9×10^-3

练习册系列答案

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如图9所示，一个质量为的滑块静止放在水平地面上的A点，受到一个大小为，与水平方向成倾角斜向上恒力作用开始运动，当物体前进到达B点时撤去，滑块最终停在水平地面上的C点，滑块与地面间的滑动摩擦因数，求BC间的距离x。（cos37^o=0.8,sin37^o=0.6，）

如图9所示，在水平地面上，物体在与水平方向成37°角的拉力F作用下，由静止开始运动.物体质量为2.0kg，拉力F为12N，物体与地面间的动摩擦因数μ为0.25.若2.0秒后撤掉拉力F，物体由开始运动到停下来的总位移是多少？（g取10m/s²）

用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图8所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；

步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。

①对于上述实验操作，下列说法正确的是___________

A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

B．斜槽轨道必须光滑

C．斜槽轨道末端必须水平

D．实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动

E．小球1的质量应大于小球2的质量

②本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有。

A．A、B两点间的高度差h₁ B．B点离地面的高度h₂

C．小球1和小球2的质量m₁、m₂ D．小球1和小球2的半径r

③当所测物理量满足表达式______________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。如果还满足表达式_______________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失。

④完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图9所示。在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′。用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l₁、l₂、l₃。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为（用所测物理量的字母表示）。

如图9所示，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电荷量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为x₀处静止释放，滑块在运动过程中电荷量保持不变。设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g，则(　　)

A．当滑块的速度最大时，弹簧的弹性势能最大

B．当滑块的速度最大时，系统的机械能最大

C．当滑块的加速度最大时，弹簧的弹性势能最大

D．当滑块的加速度最大时，系统的机械能最大

图9

如图9所示，在验证动量守恒定律的实验中，将一个质量为m₁的钢球A多次从斜槽轨道上端紧靠固定挡板处由静止释放，这个钢球经过斜槽轨道后由水平轨道飞出，在地面上落点的平均位置为P点。然后在水平轨道末端放置一个质量为m₂的胶木球B(A、B两球的半径相等)，将A球仍然多次从斜槽轨道的同一位置由静止释放，和球B发生碰撞，碰后两球分别落到地面上，根据两球落在地面的痕迹确定两球各自的落地点的平均位置分别为M点和N点。水平轨道末端重锤线指向地面的O点，测得OM＝s₁，OP＝s₂，ON＝s₃。重力加速度为g。
　　（1）若测量出水平轨道到地面的高度为h，则与B两球相碰前的瞬间A球的速度v₁＝______________。
　　（2）在允许误差范围内，当m₁、m₂、s₁、s₂、s₃满足关系式_____________________时，就表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒。

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