题目内容

如图3所示，一条长为l的细线，上端固定在O点，下端有一质量为m的小球，将它们置于一个足够大的匀强电场中，场强大小为E，方向水平向右.已知当细线与竖直方向的夹角为α=30°时，小球处于平衡.
（1）小球带何种电荷？求出小球所带电荷量；
（2）若把小球拉到最低点C，则至少给小球施以多大的垂直于线的速度可以使小球在竖直平面内做完整的圆周运动？


见解析
【试题分析】
【解析】（1）小球在平衡位置受力如图4所示.由平衡条件得：小球带正电，带电量为q=.

（2）从场强叠加的角度分析，可将带电小球看作重力场与电场相叠加的复合场，按矢量合成法则，复合场力F=，方向与竖直方向成30°角.与小球只在重力作用下竖直平面内的圆周运动相类比，可得到该圆周运动的等效最高点为图5中A点.
小球在竖直平面内做圆周运动的临界条件为F=，设C点的最小速度为v■，由动能定理得-mg（l+lcos30°）-qElsin30°=，解得vC=
练习册系列答案
相关题目
在做“验证牛顿第二定律”的实验时（装置如图1所示）
（1）研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：
（A）用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量．
（B）按图装好实验器材．使带滑轮长木板右端抬起，平衡摩擦力．
（C）把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶．
（D）将打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量．
（E）保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验．

（F）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值．
（G）作a-M关系图象，并由图象确定a、M关系．
在上述步骤中，有错误或处理不恰当的是
步骤
D
D
，应把
6V电压的蓄电池
6V电压的蓄电池
改为
6V的低压交流学生电源
6V的低压交流学生电源
．
步骤
G
G
，应把
a-M
a-M
改为
a-
1
M
a-
1
M
．
（2）利用上题装置做“验证牛顿第二定律”的实验时：
甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图2所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图象为图中的Ⅱ直线．直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大．明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是
BC
BC
．
（A）实验前甲同学没有平衡摩擦力
（B）甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
（C）实验前乙同学没有平衡摩擦力
（D）乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
（3）在用接在50Hz交流电源上的打点计时器测定小车做匀加速直线运动的加速度的实验中，得到如图3所示的一条纸带，从比较清晰的点开始起，每5个打印点取一个计数点，分别标上0、1、2、3…量得0与1两点间的距离s1=30mm，3与4两点间的距离s4=48mm，打下0与1两点之间时间内小车的平均速度
0.30
0.30
m/s，则小车的加速度为
0.60
0.60
m/s2．
（选3-4）
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（1）判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或“×”
A．光的偏振现象说明光是横波
 

B．电磁波是振荡电路中电子的周期性运动产生的
 

C．单摆做简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比
 

D．激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点，是进行全息照相的理想光源
 

E．地面上静止的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
 

F．如图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐波在t=0时刻的波形图，已知波速为10m/s，则图中P质点的振动方程为y=10sin5πt（cm）
 

（2）据报道：2008年北京奥运会时，光纤通信网将覆盖所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务．光纤通信可利用光的全反射将大量信息高速传输．如图乙所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n．如果把该光纤放在空气中，要使从它的一个端面进入光纤的光发生全反射，最大的入射角是多少（用该角的正弦函数值表示）？为简化问题，光纤外套忽略不计．

在做“验证牛顿第二定律”的实验时（装置如图1所示）
（1）研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：
（A）用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量．
（B）按图装好实验器材．使带滑轮长木板右端抬起，平衡摩擦力．
（C）把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶．
（D）将打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量．
（E）保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验．

（F）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值．
（G）作a-M关系图象，并由图象确定a、M关系．
在上述步骤中，有错误或处理不恰当的是
步骤______，应把______改为______．
步骤______，应把______改为______．
（2）利用上题装置做“验证牛顿第二定律”的实验时：
甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图2所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图象为图中的Ⅱ直线．直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大．明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是______．
（A）实验前甲同学没有平衡摩擦力
（B）甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
（C）实验前乙同学没有平衡摩擦力
（D）乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
（3）在用接在50Hz交流电源上的打点计时器测定小车做匀加速直线运动的加速度的实验中，得到如图3所示的一条纸带，从比较清晰的点开始起，每5个打印点取一个计数点，分别标上0、1、2、3…量得0与1两点间的距离s1=30mm，3与4两点间的距离s4=48mm，打下0与1两点之间时间内小车的平均速度______m/s，则小车的加速度为______m/s2．
（选3-4）

（1）判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或“×”
A．光的偏振现象说明光是横波______
B．电磁波是振荡电路中电子的周期性运动产生的______
C．单摆做简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比______
D．激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点，是进行全息照相的理想光源______
E．地面上静止的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小______
F．如图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐波在t=0时刻的波形图，已知波速为10m/s，则图中P质点的振动方程为y=10sin5πt（cm）______
（2）据报道：2008年北京奥运会时，光纤通信网将覆盖所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务．光纤通信可利用光的全反射将大量信息高速传输．如图乙所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n．如果把该光纤放在空气中，要使从它的一个端面进入光纤的光发生全反射，最大的入射角是多少（用该角的正弦函数值表示）？为简化问题，光纤外套忽略不计．

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