题目内容

如图所示,一个系在丝线下端的带正电、可视为点电荷的小球B,静止在图示位置.若固定的带正电、可视为点电荷的小球A的电量为Q,B球的质量为m,电量为q,丝线偏向角为θ,A和B在同一水平线上,整个装置处在真空中.
(1)小球B所在位置的电场强度的大小为多少?方向如何?
(2)A、B两球之间的距离为多少?
分析:根据B球的状态可以求出B球的受力情况,从而求出两球之间的库仑力,从而求出电场强度大小及方向,再根据库仑定律求出两球之间的距离.
解答:解:(1)取B球为研究对象,受到重力mg、电场力qE和绳中拉力T的作用.
根据平衡条件可知qE=mgtanθ,
解得E=
mgtanθ
q

方向:水平向右.
(2)根据库仑定律可知:qE=k
qQ
r2

将(1)式中E=
mgtanθ
q

带入可得r=
kqQ
mgtanθ

答:(1)小球B所在位置的电场强度的大小为得E=
mgtanθ
q
,方向水平向右.
(2)A、B两球之间的距离为得r=
kqQ
mgtanθ
点评:对于复合场中的共点力作用下物体的平衡其解决方法和纯力学中共点力作用下物体的平衡适用完全相同的解决方法.
练习册系列答案
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(1)几名学生进行野外考察,登上一山峰后,他们想粗略测出山顶处的重力加速度.于是他们用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆,如图所示.然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量.同学们首先测出摆长L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放,使石块在竖直平面内摆动,用手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.
①利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g=
 

②若振动周期测量正确,但由于难以确定石块重心,测量摆长时从而将悬点一直量到石块下端,所以用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值
 
  (选填“偏大”、“偏小”或“相等”).精英家教网
(2)在“测定金属的电阻率”的实验中,所用金属电阻丝的电阻约为30Ω.现通过以下实验测量该金属材料的电阻率.
①用螺旋测微器测量电阻丝直径,其示数如图1所示,则该电阻丝直径的测量值d=
 
mm;
②实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材:
电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ);
电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ);
电流表A1(量程0~100mA,内阻约5Ω);
电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω);
滑动变阻器R1(0~10Ω);
滑动变阻器R2(0~1kΩ);
电源E (电动势为4.5V,内阻不计).
为了便于调节电路并能较准确的测出电阻丝的阻值,电压表应选
 
,电流表应选
 
,滑动变阻器应选
 

③如图2所示,将电阻丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头P,触头的另一端为接线柱c,当用手按下触头P时,触头P才与电阻丝接触,触头的位置可在刻度尺上读出.实验中改变触头P与电阻丝接触的位置,并移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数I保持不变,分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L与对应的电压U.请在图3中完成实验电路的连接.(要求:能改变电阻丝的测量长度和进行多次测量)
④利用测量数据画出U-L图线,如图4所示,其中(L0,U0)是U-L图线上的一个点的坐标.根据U-L图线,用电阻丝的直径d、电流I和坐标(L0,U0)可计算得出电阻丝的电阻率ρ=
 
.(用所给字母表示)

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