如图.一对平行金属板水平放置.板间距为d.上极板始终接地．长度为d/2.质量均匀的绝缘杆.上端可绕上板中央的固定轴O在竖直平面内转动.下端固定一带正电的轻质小球.其电荷量为q．当两板间电压为U1时.杆静止在与竖直方向夹角＝30°的位置,若两金属板在竖直平面内同时绕O.顺时针旋转α＝15°至图中虚线位置时.为使杆仍在原位置静止.需改变两板间电压．假定� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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如图，一对平行金属板水平放置，板间距为d，上极板始终接地．长度为d/2、质量均匀的绝缘杆，上端可绕上板中央的固定轴O在竖直平面内转动，下端固定一带正电的轻质小球，其电荷量为q．当两板间电压为U₁时，杆静止在与竖直方向夹角＝30°的位置；若两金属板在竖直平面内同时绕O、顺时针旋转α＝15°至图中虚线位置时，为使杆仍在原位置静止，需改变两板间电压．假定两板间始终为匀强电场．求：

(1)绝缘杆所受的重力G；

(2)两板旋转后板间电压U₂．

(3)在求前后两种情况中带电小球的电势能W₁与W₂时，某同学认为由于在两板旋转过程中带电小球位置未变，电场力不做功，因此带电小球的电势能不变．你若认为该同学的结论正确，计算该电势能；你若认为该同学的结论错误，说明理由并求W₁与W₂．

答案：
解析：

　　答案：(1)；

　　(2)；

　　(3)错误

　　解析：(1)设杆长为L，杆受到的重力矩与球受到的电场力矩平衡

　　解得　　　

　　(2)金属板转过α角后，同样满足力矩平衡，有

　　联立解得，

　　(3)该同学的结论错误．因为上板接地，当板旋转α角度时，板间电场发生变化，电场的零势能面改变了，带电小球所在处相对零势能面的位置也改变了．

　　所以，带电小球的电势能也改变了．

　　设带电小球与零势面间的电势差为U′

　　金属板转动前：

　　电势能　　　　

　　金属板转动后

　　电势能　　　

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由此可推断，该同学的实验结果可能为图________．

(2)

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[　　]
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B．	连接软管中存在气体
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D．	注射器内气体温度降低