题目内容

13．如图，是探究影响电荷间相互作用力的因素的实验图，这个实验目的是研究电荷间的相互作用力的大小和电荷之间距离的关系．实验结论是电荷间的相互作用力的大小和两电荷的距离有关．该实验采用的实验方法是控制变量法（选填理想模型法或控制变量法或等效法）．

分析 探究决定电荷间的相互作用力大小的因素有电荷电量的大小和电荷之间的距离，研究一个变量与多个变量之间的关系时，应用控制变量法．

解答 解：探究决定电荷间的相互作用力大小的因素有电荷电量的大小和电荷之间的距离，研究一个变量与多个变量之间的关系时，应用控制变量法，
本实验改变了电荷间的距离，没有改变电荷量的大小，所以这个实验目的是研究电荷间的相互作用力的大小和电荷之间距离的关系，
小球受重力mg，绳的拉力，库仑力F，绳与竖直方向夹角为：tanθ=$\frac{F}{mg}$，夹角越大时，可知库仑力越大，则实验结论是电荷间的相互作用力的大小和两电荷的距离有关．
故答案为：电荷之间距离；两电荷的距离；控制变量法．

点评 此题是探究“决定电荷间的相互作用力大小的因素”的实验，主要考查了在探究过程中使用的研究方法．

练习册系列答案
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3．如图甲所示是远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器都是理想变压器，升压变压器输入正弦交流电压如图乙所示，以下说法正确的是（　　）
A．升压变压器输入电压的表达式是μ1=500sin100πtV
B．降压变压器输入回路的电流大于输出回路的电流
C．用户越多，电路输送的电功率也越大，输电线路的电阻r产生热量越多
D．若将图乙的正弦交流电直接接在100Ω的电阻上，热功率为25W
4．木星的卫星之一叫艾奥，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为v0时，上升的最大高度可达h．已知艾奥的半径为R，引力常量为G，忽略艾奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，求：
（1）艾奥表面的重力加速度大小g和艾奥的质量M；
（2）距艾奥表面高度为2R处的重力加速度大小g'；
（3）艾奥的第一宇宙速度v．
1．如图所示，一大小始终不变的外力F将物体压在粗糙竖直面上，当F从实线位置绕O点顺时针转至虚线位置，物体始终静止，则在这个过程中，摩擦力f与墙壁对物体弹力FN的变化情况是（　　）
A．f方向可能一直竖直向上B．f先变小后变大
C．FN先变大后变小D．FN先变小后变大
8．如图所示，质量为m的物体，放在一固定斜面上，当斜面倾角θ为30°时恰能沿斜面匀速下滑．对物体施加一大小为F的水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角θ0时，不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：
（1）物体与斜面间的动摩擦因数；
（2）这一临界角θ0的大小．
4．空间某点处固定着一个点电荷，在点电荷的正上方与点电荷相距为R的位置，放一带电的质点，该质点恰好处于静止状态，现把带电质点竖直向下移动到距点电荷为$\frac{R}{2}$的位置，然后由静止释放，求释放的瞬间，带电质点的加速度a的大小．
11．如图（甲）所示为一种研究高能粒子相互作用的装置，两个直线加速器均由k个长度逐个增长的金属圆筒组成（整个装置处于真空中，力中只画出了6个圆筒，作为示意）它们沿中心轴线排列成一串，各个圆筒相间地连接到频率为f、最大电压值为U的正弦交流电源的两端．设金属圆筒内部没有电场，且每个圆筒间的缝隙宽度很小，带电粒子穿过缝隙的时间可忽略不计．为达到最佳加速效果，应当调节至粒子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周期，粒子每次通过圆筒间缝隙时，都恰为交流电压的峰值．
质量为m、电荷量为e的正、负电子分别经过直线加速器加速后，从左、右两侧被导入装置送入位于水平面内的圆环形真空管道，且被导入的速度方向与圆环形管道中粗虚线相切．在管道内控制电子转弯的是一系列圆形电磁铁，即图中的A1、A2、A3…An，共n个，均匀分布在整个圆周上（图中只示意性地用细实线和细虚线了几个），每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度和方向均相同的匀强磁场，磁场区域都是直径为d的圆形．改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转的角度．经过精确的调整，可使电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的一条直径的两端，如图（乙）所示．这就为实现正、负电子的对撞作好了准备．
（1）若正电子进入第一个圆筒的开口时的速度为v0，且此时第一、二两个圆筒的电势差为U，正电子进入第二个圆筒时的速率多大？
（2）正、负电子对撞时的速度多大？
（3）为使正电子进入圆形磁场时获得最大动能，各个圆筒的长度应满足什么条件？
（4）正电子通过一个圆形磁场所用的时间是多少？
8．某同学验证动能定理的实验装置如图甲所示，其实验步骤如下：
A．易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带，合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下滑．
B．取下轻绳和易拉罐，分别测出易拉罐和细沙的质量m及小车的质量M．
C．取下轻绳和易拉罐，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙所示（中间部分未画出），O为打下的第一点．
已知打点计时器的打点频率为f，重力加速度为g．
（1）步骤C中小车所受的合外力大小为mg．
（2）为验证从O→C的过程中小车所受的合外力做功与小车动能变化的关系，测出B、D间的距离为s，O、C间的距离为x，则C点的速度为$\frac{s}{2}$f，需要验证的关系式为mgx=$\frac{M{s}^{2}f{\;}^{2}}{8}$．（用所测物理量的符号表示）
（3）如果实验中发现小车动能的变化量大于小车所受合外力所做的功，可能的原因是③．
①实验中没有满足M远大于m的条件
②实验步骤A中调整木板倾角过大
③纸带中的O点不是打点计时器打下的第一个点．
9．如图 （a）为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m关系”的实验装置图．A为小车，B为电火花计时器（电源频率为50Hz），C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．在实验中近似认为细线对小车拉力F的大小等于砝码和小桶的总重力，小车运动加速度a可用纸带上的点求得．

（1）图（b）是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为0.26m/s，由纸带求出小车加速度的大小a=0.50m/s2．（计算结果均保留2位有效数字）
（2）在“探究加速度与合外力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的关系图线如图（c）所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因为平衡摩擦力过度（或者木板垫起的角度过大）．

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