题目内容

(2012全国高考理综卷)如图,一平行板电容器的两个极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小球用一绝缘轻线悬挂于O点.现给电容器缓慢

充电,使两极板所带电荷量分别为+Q和-Q,此时悬线与竖直方向的夹角为.再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增加到,且小球与两极板不接触.求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量.

图9

 [解析] 设电容器电容为C.第一次充电后两极板之间的电压为

U

两极板之间电场的场强为

E

式中d为两极板间的距离.

按题意,当小球偏转角θ1时,小球处于平衡位置.设小球质量为m,所带电荷量为q,则有

Tcosθ1mg

Tsinθ1qE

式中T为此时悬线的张力.

联立①②③④式得

tanθ1

设第二次充电使正极板上增加的电荷量为ΔQ,此时小球偏转角θ2,则

tanθ2

联立⑤⑥式得

代入数据解得

ΔQ=2Q⑧

练习册系列答案
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(2012全国高考理综卷)图6为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源,打点的时间间隔用Δt表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.

(1)完成下列实验步骤中的填空:

①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列________的点.

②按住小车,在小盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码.

③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m.

④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③.

⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s1s2,….求出与不同m相对应加速度a.

⑥以砝码的质量m为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出m关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则m应成________关系(填“线性”或“非线性”).

(2)完成下列填空:

(ⅰ)本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是________________________________________________________________________.

(ⅱ)设纸带上三个相邻计数点的间距为s1s2s3.a可用s1s3和Δt表示为a=________.图7为用米尺测量某一     纸带上的s1s3的情况,由图可读出s1=________mm,s3=________mm,由此求得加速度的大小 a=________m/s2.

(ⅲ)图8为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为________,小车的质量为________.

图6

图7

图8

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