题目内容

【题目】为研究一均匀带电球体A周围静电场的性质,小华同学在干燥的环境中先将A放在一绝缘支架上(如图甲所示),再将另一小球B用绝缘细线悬挂在玻璃棒上,调节玻璃棒的高度,使两个球的球心在同一水平线上。当B球稳定于P点时,细线与竖直方向的夹角为θ。已知小球B的质量为m,所带电荷量为-q,且q远小于球A所带的电荷量,球A与球B之间的距离远大于两球的半径。

(1)根据上述信息

求:①A球激发的电场在P点的方向

②A球激发的电场在P点的场强大小E0

(2)现缓慢移动铁架台,并调节玻璃棒的高度,使小球B从P点沿水平方向逐步移动到Q点,用刻度尺测出P点正右方不同位置到P点的距离x,并采取上述方法确定出该位置对应的电场强度E,然后作出E-x图象,如图乙所示,x轴上每小格代表的距离均为x0,且为已知量。

①根据图象估算P、Q两点间电势差UPQ的大小;

②根据图像定性说明A球正右方单位长度的电势差随x的变化情况。

【答案】(1)①水平向右②

(2)①或

②A球正右方单位长度的电势差随x的增大而变小

【解析】(1)①小球B在P点受到的电场力水平向右

②小球B在P点时处于平衡状态,设小球B所受电场力为F0,细线的拉力为T0,受力情况如图:

由图可知:

P点场强大小为:

解得:

(2)①因E-x图象中图线与坐标轴所围的面积表示电势差的大小,所以可用图线与坐标轴所围成的图形中,小正方形的数目表示电势差的量值.每1个小正方形的面积所代表的电势差U0=x0

P、Q两点间E-x图线与坐标轴所围面积约有28(26~30)个小正方形,所以电势差: UPQ=28U0=x0或 UPQ =2.8 E0x0

②由E-x图线与坐标轴所围面积随x的变化情况可知,A球正右方单位长度的电势差随x的增大而变小.

练习册系列答案
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(1)物体在A点时弹簧的弹性势能;

(2)物体从B点运动至C点的过程中阻力所做的功;

(3)物体离开C点后落回水平面时的位置与B点的距离。

【答案】(1)3.5mgR(2)-mgR(3)2R

【解析】(1)设物体在B点的速度为vB,对轨道的压力为FNB,

则有:FNB-mg=又FNB=8mg ∴mvB2=3.5mgR

由能量转化与守恒定律可知:弹性势能Ep=mvB2=3.5mgR……………….(4分)

(2)设物体在C点的速度为vC

由题意可知:mg=

物体从B点运动到C点的过程中,设阻力做的功为W,由动能定理得W-2mgR=mvC2-mvB2

解得W=-mgR………………………(4分)

(3)物体离开C点后做平抛运动,设落地点与B点的距离为s,

由平抛运动规律得s=vCt,2R=gt2

解得s=2R………………………. (2分)

本题考查圆周运动,在B点由弹力和重力提供向心力,由A点到B点,弹簧的弹性势能转化为物体的动能,由此可求得弹性势能,在C点由重力提供向心力,从B点到C点应用动能定理可求得克服阻力做功

【题型】解答题
【结束】
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【题目】一平台的局部如图甲所示,水平面光滑,竖直面粗糙,物体B与竖直面动摩擦因数μ=0.5,右角上固定一定滑轮,在水平面上放着一质量mA=1.0kg,大小可忽略的物块A,一轻绳绕过定滑轮,轻绳左端系在物块A上,右端系住物块B,物块B质量mB=1.0kg物块B刚好可与竖直面接触。起始时令两物体都处于静止状态,绳被拉直,设物体A距滑轮足够远,台面足够高,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略滑轮质量及其与轴之间的摩擦,g取10m/s2,求

(1)同时由静止释放AB,经t=1s,则A的速度多大;

(2)同时由静止释放AB,同时也对物块B施加力F,方向水平向左,大小随时间变化如图乙所示,求物块B运动过程中的最大速度和物块B经多长时停止运动。

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