【题目】如图所示,ABCD竖直放置的光滑绝缘细管道,其中AB部分是半径为R的1/4圆弧形管道,BCD部分是固定的水平管道,两部分管道恰好相切于B.水平面内的M、N、B三点连线构成边长为L等边三角形,MN连线过C点且垂直于BCD.两个带等量异种电荷的点电荷分别固定在M、N两点,电荷量分别为+Q和-Q.现把质量为m、电荷量为+q的小球(小球直径略小于管道内径,小球可视为点电荷),由管道的A处静止释放,已知静电力常量为k,重力加速度为g.求:
(1)小球运动到B处时受到电场力的大小;
(2)小球运动到C处时的速度大小;
(3)小球运动到圆弧最低点B处时,小球对管道压力的大小
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
试题分析:(1)设小球在圆弧形管道最低点B处分别受到+Q和-Q的库仑力分别为F1和F2.则 ①
小球沿水平方向受到的电场力为F1和F2的合力F,由平行四边形定则得F=2F1cos60° ②
联立①②得③
(2)管道所在的竖直平面是+Q和-Q形成的合电场的一个等势面,小球在管道中运动时,小球受到的电场力和管道对它的弹力都不做功,只有重力对小球做功,小球的机械能守恒,有mgR=mvC20 ④
解得 ⑤
(3)设在B点管道对小球沿竖直方向的压力的分力为NBy,在竖直方向对小球应用牛顿第二定律得 ⑥
vB=vC ⑦
联立⑤⑥⑦解得NBy=3mg⑧
设在B点管道对小球在水平方向的压力的分力为NBx,则⑨
圆弧形管道最低点B处对小球的压力大小为.⑩
由牛顿第三定律可得小球对圆弧管道最低点B的压力大小为
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【题目】某物理兴趣小组为获得当地重力加速度值,设计了如下实验,并进行了系列探究过程,假设你也是其中一员,请补充完整横线部分内容:
(1)操作过程;①将打点计时器固定在铁架台上,如图所示;
②将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔;
③先________,再释放纸带;
④获得点迹清晰的几条纸带
(2)探究过程:其中一条纸带的点迹及数据如图所示。(图中直尺的单位为cm,点O为纸带上记录到的第一点,点A、B、C、D……依次表示点O以后连续的各点。已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点)
①小组成员量出DF间的距离为3.60cm,计算出打点计时器打下点E时的速度vE=___m/s;
②小组成员量出FH间的距离为5.20cm,计算出打点计时器打下点G时的速度vG=___m/s;
③利用g=得出g=_____m/s2;
④利用g=得出g=______m/s2。
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【题目】电路如图所示,电源电动势E=28 V,内阻r=2 Ω,电阻R1=12 Ω,R2=R4=4 Ω,R3=8Ω,C为平行板电容器,其电容C=3.0 pF,虚线到两极板距离相等,极板长l=0.20 m,两极板的间距d=1.0×10-2 m.
求:(1)若开关S处于断开状态,R3上的电压是多少?
(2)当开关闭合后,R3上的电压会变化,那么电容器上的电压等于多少?
(3)若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以v0=2.0 m/s的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?(要求写出计算和分析过程,g取10m/s2)
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【题目】在宽度为L的条形区域内有匀强电场,电场的方向平行于区域边界。有一个带电粒子(不计重力)从左侧边界上的A点,以初速度v0沿垂直于电场的方向射入电场,粒子从右侧边界射出时的速度大小为.(答案可用根号表示)
(1)求粒子从右侧边界射出时,沿电场方向位移的大小..
(2)若带电粒子的入射速度改为,求粒子从右侧边界射出时速度的大小.
(3)若带电粒子的入射速度大小可以为任意值(远小于光速),求带电粒子从右侧边界射出速度的最小值.
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【题目】关于质能方程,下列哪些方法是正确的
A.质量减少,能量就会增加,在一定条件下质量转化为能量
B.物体获得一定的能量,它的质量也相应地增加一定值
C.物体一定有质量,但不一定有能量,所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系
D.某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的
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【题目】如图所示,长方体玻璃水槽中盛有NaCL的水溶液,在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片,使溶液中通入沿x轴正向的电流I,沿y轴正向加恒定的匀强磁场B.图中a、b是垂直于z轴方 向上水槽的前、后两内侧面,则( )
A. a处电势高于b处电势
B. 溶液的上表面电势高于下表面的电势
C. a处离子浓度大于b处离子浓度
D. 溶液的上表面处的离子浓度大于下表面处的离子浓度
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【题目】A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动,在相同时间内,它们的路程之比为4:3,运动方向改变的角度之比为3:2,它们的向心加速度之比为( )
A.1:2
B.2:1
C.4:2
D.3:4
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【题目】某研究性学习小组欲较准确的测量一电池组的电动势和内阻,给定的器材如下:
A.电流表G(满偏电流10mA,内阻10Ω)
B.电流表A(0~0.6A~3A,内阻未知)
C.滑动变阻器R0(0~100Ω,1A)
D.定值电阻R(阻值990Ω)
E.多用电表F.开关与导线若干
(1)某同学首先用多用电表的直流10V挡粗略测量电池组的电动势,电表指针如丁图所示,则该电表读数为 V.
(2)该同学再用提供的其他实验器材,设计了如下图甲所示的电路,请你按照电路图在图乙上完成实物连线
(3)图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得到被测电池组的电动势E= V,内阻r= Ω(保留2位有效数字).
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【题目】小明同学用下列器材描绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性曲线(电压变化要求从零开始),研究小灯泡实际电阻的阻值等问题。
A.电流表(0.6 A,内阻约lΩ)
B.电压表(3V,内阻约1 kΩ)
C.滑动变阻器(10Ω,l A)
D.滑动变阻器(100Ω,3 A)
E.电源(4 V,内阻不计)
(1)用笔画线代替导线,将图中的实验仪器连成完整的实验电路。
(2)在实验中,为了操作方便且能够准确地进行测量,滑动变阻器应选用 。(填写器材序号)
(3)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于 端(填“a”或“b”)。
(4)闭合开关,变阻器的滑片向另一端移动,电压表的示数逐渐增大,电流表指针却几乎不动,则电路的故障为____,(填选项前的字母)
A.小灯泡灯丝断了
B.小灯泡被短接
C.滑动片接触不好(断路)
(5)排除故障后,小明完成了实验,并由实验数据画出小灯泡I-U图象如图中实线所示。由图可确定小灯泡在电压为2.0 V时,小灯泡的电阻值为____Ω(保留两位有效数字)。
(6)若I—U图中的虚线I或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性曲线,与实线相比,虚线____(填“I”或“Ⅱ”)才是真实的伏安特性曲线。
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