题目内容

如图10所示,一个半径为R的绝缘球壳上均匀带有+Q的电荷,另一个电荷量为+q的电荷放在球心O上,由于对称性,点电荷受力为0.现在球壳上挖去半径为r()的一个小圆孔,则此时置于球心的点电荷所受的力的大小为________(已知静电力恒量为k),方向________.

 

【答案】

,指向小孔

【解析】

试题分析:球壳完整时,由对称性得球心上的点电荷受力为0,可知挖去的小孔和剩下的部分对点电荷产生的力大小相等,方向相反,故要计算剩下部分对点电荷产生的力,只要求出挖去的小圆孔对点电荷产生的力即可,由于,故小圆孔可以看做点电荷,这样可由库仑定律计算.由库仑定律有,其中,得出,指向小孔.

考点:考查了库伦定律的应用

点评:关键是知道球壳完整时,由对称性得球心上的点电荷受力为0,可知挖去的小孔和剩下的部分对点电荷产生的力大小相等,方向相反,

 

练习册系列答案
相关题目
某同学要测量一导体的电阻Rx.

(1)他先用多用电表粗测其电阻.用已经调零且选择开关指向电阻挡“×100”挡位的多用电表测量,其表盘及指针所指位置如图甲所示,要能比较准确地测量该电阻的阻值,应将多用电表的选择开关旋转到电阻挡的
×10
×10
挡位,调到正确挡位后重新调零,再次测量此电阻,其表盘及指针所指位置如图乙所示,则该电阻约为
220
220
Ω.
(2)该同学想用“伏安法”更精确地测量该导体的电阻Rx,现有的器材及其代号和规格如下:
A.待测电阻Rx
B.电流表A1(量程0~50mA,内阻约为50Ω)
C.电流表A2(量程0~5mA,内阻约为30Ω)
D.电压表V1(量程0~3V,内阻约为10kΩ)
E.电压表V2(量程0~15V,内阻约为50kΩ)
F.滑动变阻器R1(阻值范围为0~20Ω,允许通过的大电流为2.0A)
G.直流电源E(电动势6V,内阻不计)
H.定值电阻R2=50Ω
I.开关S一个,导线若干.则:
①为了使实验误差较小,要求电表的指针的偏转幅 度达到半偏以上,并要求测得多组数据进行分析,则电流表应选择
B
B
,电压表应选择
D
D
(选填器材前的字母代号).
②将你设计的实验电路画如图丙,在虚线框内.
③使用设计的电路图进行测量,若电压表的读数为U,电流表的读数为I,那么,待测电阻的阻值Rx=
U
I-
U
R2
U
I-
U
R2
(用已知物理量和测量的物理量的字母符号表示).
(1)用如图1所示装置来验证动量守恒定律,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上,O点到A球球心的距离为L,使悬线在A球释放前伸直,且线与竖直线夹角为α,A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰,碰撞后,A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角β处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,保持α角度不变,多次重复上述实验,白纸上记录到多个B球的落点.

①图中S应是B球初始位置到
落点
落点
的水平距离.
②为了验证两球碰撞过程动量守恒,应测得的物理量有S和
mA、mB、α、β、H、L
mA、mB、α、β、H、L
.(用字母表示)
③用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量PA=
mA
2gL(1-cosα)
mA
2gL(1-cosα)
PA=
mA
2gL(1-cosβ)
mA
2gL(1-cosβ)
.PB=0.PB=
mBs
g
2H
mBs
g
2H
.(当地的重力加速度为g)
(2)在电流表扩大量程的实验中,要将量程为200 μA的电流表G改装成量程为0.2A的电流表,需先用如图2所示的电路即“半偏法”测出此电流表的内电阻Rg
①在测量Rg的实验中,滑动变阻器有如下的规格供选择:A.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω)  B.滑动变阻器(阻值范围0~1500Ω)为了便于实验的调节操作,减小误差,滑动变阻器R应选用
A
A
.(填入选用器材的字母代号)
②当电阻箱的阻值为R1时,调节滑动变阻器滑动头P的位置,使电流表G满偏;保持滑动头P的位置不动,调整电阻箱接入电路的阻值,当电阻箱的阻值为R2时,电流表G恰好半偏.则电流表G的内电阻Rg=
R2-2R1
R2-2R1

③若测得Rg=500Ω,为完成上述改装,需要用一个约为
0.5
0.5
Ω的电阻与电流表并联.
④用改装成的电流表,按图3所示的电路测量未知电阻Rx.若测量未知电阻Rx时,电压表的示数为1.2V,而改装后的电流表的表头(刻度盘仍为原电流表的刻度)示数如图4所示,那么Rx的测量值为
10
10
Ω
⑤如果测量与操作均正确,那么Rx的测量值将
小于
小于
(选填“大于”或“小于”)Rx的真实值.
(2007?浙江)(1)用示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号.把该信号接入示波器Y输入.
①当屏幕上出现如图1所示的波形时,应调节
竖直位移(或↑↓)
竖直位移(或↑↓)
钮.如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围,应调节
衰减(或衰减调节)
衰减(或衰减调节)
钮或
y增益
y增益
钮,或这两个钮配合使用,以使正弦波的整个波形出现在屏幕内.
②如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形,应将
扫描范围
扫描范围
钮置于
1k挡位
1k挡位
位置,然后调节
扫描微调
扫描微调
钮.
(2)碰撞的恢复系数的定义为e=
|ν2-ν1|
ν20-ν10
,其中v10和v20分别是碰撞前两物体
的速度,v1和v2分别是碰撞后物体的速度.弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞的e<1.某同学借用验证动力守恒定律的实验装置(如图所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半径相等的钢质小球1和2(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞),且小球1的质量大于小球2的质量.
实验步骤如下:
安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重锤线所指的位置O.
第一步,不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆把小球的所落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置.
第二步,把小球2 放在斜槽前端边缘处C点,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后小球落点的平均位置.
第三步,用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
上述实验中,
①P点是
在实验的第一步中小球1落点的
在实验的第一步中小球1落点的
平均位置,M点是
小球1与小球2碰后小球1落点的
小球1与小球2碰后小球1落点的
平均位置,N点是
小球2落点的
小球2落点的
平均位置.
②请写出本实验的原理
小球从槽口C飞出后作平抛运动的时间相同,假设为 t,则有op=v10t,OM=v1t,ON=v2t
,小球2碰撞前静止,即v20=0
小球从槽口C飞出后作平抛运动的时间相同,假设为 t,则有op=v10t,OM=v1t,ON=v2t
,小球2碰撞前静止,即v20=0
,写出用测量量表示的恢复系数的表达式
e=
v2-v1
v10-v20
=
ON-OM
OP-0
=
ON-OM
OP
e=
v2-v1
v10-v20
=
ON-OM
OP-0
=
ON-OM
OP

③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关系?
选做题:请从A、B和C三小题中选定两小题作答,如都作答,则按A、B两小题评分.
A.(选修模块33)
(1)下列说法正确的是
 

A.当两个分子间的分子势能增大时,分子间作用力一定减小
B.大量分子的集体行为是不规则的,带有偶然性
C.晶体和非晶体在一定的条件下可以转化
D.人类利用能源时,是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能
(2)一定质量的理想气体,体积由V1压缩至V2,第一次是经过一个等温过程,最终气体压强是p1、气体内能是E1;第二次是经过一个等压过程,最终气体压强是p2、气体内能是E2;则p1
 
p2,E1
 
E2.(填“>”“=”或“<”)
(3)当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,油酸分子就立在水面上,形成单分子层油膜,现有按酒精与油酸的体积比为m:n 配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个装有约2cm深水的浅盘,一支滴管,一个量筒.现用滴管从量筒中取V体积的溶液,让其自由滴出,全部滴完共为N滴.
①用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘,待油酸薄膜稳定后,将薄膜轮廓描绘在坐标纸上,如图甲所示.(已知坐标纸上每个小方格面积为S,求油膜面积时,半个以上方格面积记为S,不足半个舍去)则油膜面积为
 

②求出估算油酸分子直径的表达式.
B.(选修模块34)
(1)下列说法正确的是
 

A.测定某恒星特定元素发出光的频率,对比地球上该元素的发光频率,可以推算该恒星远离地球的速度
B.无线电波没有偏振现象
C.红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
D.在一个确定的参考系中观测,运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关
(2)在“研究单摆周期与摆长的关系”实验中,摆的振幅不要太大,摆线要细些、伸缩性要小,线的长度要尽量
 
(填“长些”或“短些”).悬点要固定,摆长是悬点到
 
的距离.
(3)如图乙,为一圆柱中空玻璃管,管内径为R1,外径为R2,R2=2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管,为保证在内壁处光不会进入中空部分,问入射角i应满足什么条件?
C.(选修模块35)
(1)存在下列事实:①一对高能的γ光子相遇时可能产生一对正负电子;②一个孤立的γ光子不论其频率多高都不可能产生一对正负电子;③一个高能的γ光子经过重核附近时可能产生一对正负电子;④原子核发生变化时,只发射一些特定频率的γ光子.关于上述事实下列说法正确的是(电子质量me,光在真空中速度为c,普朗克常量为h)
 

A.事实①表明,微观世界中的相互作用,只要符合能量守恒的事件就一定能发生
B.事实②说明,动量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍规律
C.事实③中,由于外界重核的参与,系统动量不守恒,而γ光子的频率需满足ν≥
mec2
h

D.事实④中表明,原子核的能级也是不连续的
(2)
 
232
90
Th
本身不是易裂变材料,但是一种增殖材料,它能够吸收慢中子变成
 
233
90
Th
,然后经过
 
 
衰变转变为易裂变材料铀的同位素
 
233
92
U

(3)如图丙为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系,当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时,对应图线与横轴的交点U1=-2.37V.(普朗克常量h=6.63×10-34 J?s,电子电量e=1.6×10-19 C)(以下计算结果保留两位有效数字) 
①求阴极K发生光电效应的极限频率.
②当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时,测得饱和电流为0.32μA,求阴极K单位时间发射的光电子数.精英家教网

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