练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    3．为研究一均匀带正电球体A周围静电场的性质，小明同学在干燥的环境中先将A放在一灵敏电子秤的绝缘托盘上（如图甲所示），此时电子秤的示数为N1；再将另一小球B用绝缘细线悬挂在一绝缘支架上，使其位于A球的正上方P点，电子秤稳定时的示数减小为N2．已知小球B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：
    ①球B对球A的电场力大小和方向；
    ②球A在P点处激发的电场的场强大小E0．
    （2）现缓慢拉动绝缘细线，使小球B从P点沿竖直方向逐步上升到Q点，用刻度尺测出P点正上方不同位置到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，其中M点为P、Q连线的中点，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、M两点间电势差UPM的大小；
    ②若M、Q两点的电势差为UMQ，比较UPM和UMQ的大小，并由此定性说明球A正上方单位长度的电势差随x的变化关系．

    分析 （1）①对球A根据平衡条件列方程，对A根据平衡条件列方程，由此得到球A对球B的电场力大小和方向；
    ②根据牛顿第三定律可知球A对球B的吸引力大小，再根据电场强度的计算公式求解电场强度大小；
    （2）①根据图线与x轴围成的面积表示电势差近似求解P、M两点间电势差UPM的大小；
    ②根据E-x图象与x轴所围成的面积随x的变化情况分析A球正上方单位长度的电势差随x的变化情况．

    解答 解：（1）①设球A所受的重力为G，球B在P点时对球A的吸引力为FP，在没有放置球时，
    对球A根据平衡条件可得：N1=G，
    放入球B后，对A根据平衡条件有：FP+N1=G，
    所以球A对球B的电场力大小为FP=N1-N2，方向竖直向上；
    ②根据牛顿第三定律可知，球A对球B的吸引力大小为：FB=N1-N2，
    因此A球在P处激发电场的电场强度大小为：E0=$\frac{{F}_{B}}{q}$=$\frac{{N}_{1}-{N}_{2}}{q}$；
    （2）①因E-x图象中图线与x轴围成的面积表示电势差大小，所以可用图象与x轴围成的小正方形数目表示电势差的量值；
    每一个小正方形的面积所代表的电势差U0=$\frac{{E}_{0}}{10}{x}_{0}$，P、M间E-x图象与x轴所围成的面积约有22个，所以电势差为：
    UPM=22U0=$\frac{{E}_{0}}{10}{x}_{0}$=$\frac{22（{N}_{1}-{N}_{2}）}{10q}{x}_{0}$；
    ②P、M两点间E-x图象与x轴所围成的面积大于M、Q两点间E-x图象与x轴所围成的面积，所以UPM一定比UMQ大，
    根据E-x图象与x轴所围成的面积随x的变化情况可知，A球正上方单位长度的电势差随x增大而变小．
    答：（1）①球B对球A的电场力大小N1-N2，方向竖直向上；
    ②球A在P点处激发的电场的场强大小为$\frac{{N}_{1}-{N}_{2}}{q}$；
    （2）①根据图象估算P、M两点间电势差UPM的大小为$\frac{22（{N}_{1}-{N}_{2}）}{10q}{x}_{0}$；
    ②若M、Q两点的电势差为UMQ，UPM＞UMQ，A球正上方单位长度的电势差随x增大而变小．

    点评 本题主要是考查了库仑力作用下物体的平衡问题，解答本题要掌握物体的平衡条件，能够根据图线与坐标轴围成的面积表示的物理意义进行解答．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    11．质量相同的A、B两物体，从同一高度以大小相同的初速度抛出，A竖直向下抛出，B水平抛出．则下列说法正确的是（物体始终未落地）（　　）
    A．刚抛出时，A、B的动能相同B．刚抛出时，A、B的动量不同
    C．抛出ts后，A、B动能变化量相同D．抛出ts后，A、B动量变化量相同

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    12．物体A、B的v-t图象如图所示，已知0时刻A在B前方25.5m处，下列说法正确的是（　　）
    A．3s末A、B相距19.5mB．4s末B追上A
    C．5s末A、B相遇D．A追上B时A速度比B大2m/s

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    11．某同学在如图甲所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”实验．

    （1）该同学在实验室找到了一个小正方体木块，用实验桌上的一把游标卡尺测出正方体木块的边长，如图甲所示，则正方体木块的边长为3.150cm．
    （2）用这个小正方体木块把一端带滑轮的长木板小车轨道的B端垫高，通过速度传感器发现小车刚好做匀速直线运动．如图乙，设小车的质量为M，正方体木块的边长为h，并用刻度尺量出图中木板长度AB为L，则小车向下滑动时受到的摩擦力为$\frac{Mgh}{L}$．
    （3）接着把一端带滑轮的长木板小车轨道掉头，A端垫高，如图丙，然后用细线通过定滑轮挂上重物让小车加速下滑，测得重物的质量m，对应的加速度a，则小车加速度a的表达式是$\frac{{mg-\frac{2Mgh}{L}}}{M+m}$．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    18．关于功和能，下列说法正确的是（　　）
    A．功和能单位相同，意义相同，功是能，能是功
    B．功和能虽然是两个不同的物理量，但是功和能可以相互转化
    C．水对水轮机做了8.9×106 J的功表示水的能量减少了8.9×106 J
    D．竖直上抛的石子上升过程克服重力做功5 J表示石子将5 J的功转化为5 J的重力势能

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    8．轨道车运行时，车与轨道摩擦使轨道温度升高．下列说法正确的是（　　）
    A．温度升高，但轨道的内能不增加
    B．温度升高，但轨道不会产生热辐射
    C．摩擦生热与摩擦生电一样，都涉及能量转化
    D．轨道对车的摩擦力方向与车的运动方向无关

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    15．如图，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为5×10-3m2．一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在气缸内，气体的压强为1.05×105Pa（大气压强取1.01×105Pa，g取10m/s2）．若把气体从27℃开始加热至37℃，为使活塞离气缸底部的高度保持不变，需对活塞施加一个竖直向下（选填“上”或“下”）17.5N的力．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    12．如图所示，质量为50g的小球以12m/s的水平速度抛出，恰好与倾角为37o的斜面垂直碰撞，重力的冲量为N•S．（g=10m/s2）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    13．一小瓶哈有放射性同位素${\;}_{30}^{71}{Zn}$的溶液，它每分钟衰变6000次，将它注射到一个病人的血液中，经过234.75h，从病人身上取出10cm3血样，测得每分钟衰变2次，试根据以上数据，计算人体血液总体积．（${\;}_{30}^{71}{Zn}$的半衰期为78.25h）

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案