(14分)如圖,一對(duì)平行金屬板水平放置,板間距為d,上極板始終接地。長(zhǎng)度為d/2、質(zhì)量均勻的絕緣桿,上端可繞上板中央的固定軸0在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),下端固定一帶正電的輕質(zhì)小球,其電荷量為q。當(dāng)兩板間電壓為U1時(shí),桿靜止在與豎直方向00′夾角=300的位置;若兩金屬板在豎直平面內(nèi)同時(shí)繞O、O′順時(shí)針旋轉(zhuǎn)=150至圖中虛線位置時(shí),為使桿仍在原位置靜止,需改變兩板間電壓。假定兩板間始終為勻強(qiáng)電場(chǎng)。求:
(1)絕緣桿所受的重力G;
(2)兩板旋轉(zhuǎn)后板間電壓U2。
(3)在求前后兩種情況中帶電小球的電勢(shì)能W1與W2時(shí),某同學(xué)認(rèn)為由于在兩板旋轉(zhuǎn)過程中帶電小球位置未變,電場(chǎng)力不做功,因此帶電小球的電勢(shì)能不變。你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論正確,計(jì)算該電勢(shì)能;你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論錯(cuò)誤,說明理由并求W1與W2。
(1)(2)(3),
解析試題分析:(1)絕緣桿長(zhǎng)度設(shè)為,則重力作用點(diǎn)在幾何中心即距離O點(diǎn)處,重力的力臂為
電場(chǎng)力大小為,電場(chǎng)力的力臂為
根據(jù)杠桿平衡有
整理可得
(2)兩板旋轉(zhuǎn)后,質(zhì)點(diǎn)不變,重力不變,重力力臂不變,兩個(gè)極板之間的距離變?yōu)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/a6/8/1iuqc4.png" style="vertical-align:middle;" />
電場(chǎng)力大小為,力臂變?yōu)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/f6/9/imx5v2.png" style="vertical-align:middle;" />
根據(jù)杠桿平衡則有
可得
(3)結(jié)論錯(cuò)誤。雖然小球位置沒有變化,但是在極板旋轉(zhuǎn)前后電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化,電勢(shì)發(fā)生變化,所以電勢(shì)能發(fā)生變化。
設(shè)小球所在位置電勢(shì)為
沒有旋轉(zhuǎn)時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度,根據(jù)絕緣桿平衡判斷電場(chǎng)力豎直向上,即電場(chǎng)線豎直向上,電勢(shì)逐漸降低,所以,整理得
電勢(shì)能
金屬板轉(zhuǎn)動(dòng)后,電場(chǎng)強(qiáng)度,電勢(shì)差
解得
電勢(shì)能
考點(diǎn):電場(chǎng)力做功 電勢(shì)能
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,質(zhì)量為0.78kg的金屬塊放在水平桌面上,在與水平方向成37°角斜向上、大小為3.0N的拉力F作用下,以4.0m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,g取10m/s2。
求:(1)金屬塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)如果從某時(shí)刻起撤去拉力,則撤去拉力后金屬塊在桌面上還能滑行多遠(yuǎn)?
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,某三角支架ABO中,輕桿BO可繞通過O點(diǎn)的光滑軸轉(zhuǎn)動(dòng),B端固定一質(zhì)量為m的小球,A、B間用細(xì)繩連接,調(diào)節(jié)細(xì)繩長(zhǎng)度,使AO⊥OB,且繩與輕桿間夾角為37°。用外力保持桿AO豎直,使整個(gè)裝置沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)。已知重力加速度為g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)當(dāng)整個(gè)裝置做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)繩AB、輕桿OB對(duì)小球的作用力分別為多大?
(2)當(dāng)整個(gè)裝置沿水平方向以大小為a=g/3的加速度做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)繩AB、輕桿OB對(duì)小球作用力分別為多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖甲、乙所示,傳送帶上有質(zhì)量均為m的三個(gè)木塊1、2、3,中間均用原長(zhǎng)為L(zhǎng)、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來,木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,其中木塊1被與傳送帶平行的細(xì)線拉住,傳送帶按圖示方向勻速運(yùn)動(dòng),三個(gè)木塊處于平衡狀態(tài).求:
(1)在圖甲狀態(tài)下,1、3兩木塊之間的距離是多大?
(2)在圖乙狀態(tài)下,細(xì)線的拉力是多大?木塊1、3之間的距離又是多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
一塊木板可繞過O點(diǎn)的光滑水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),木板上放有一木塊,木板右端受到始終與木板垂直的力F,從圖中位置A緩慢轉(zhuǎn)到位置B,木塊相對(duì)木板不發(fā)生滑動(dòng)。則在此過程中,力F和F的力矩MF大小的變化情況是( )
A.F始終保持不變,MF先變小后變大 |
B.F始終保持不變,MF先變大后變小 |
C.F先變大后變小,MF先變小后變大 |
D.F先變大后變小,MF先變大后變小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
物理學(xué)在揭示現(xiàn)象本質(zhì)的過程中不斷發(fā)展,下列說法正確的是
A.通電導(dǎo)線受到的安培力,實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)電荷受到洛侖茲力的宏觀表現(xiàn) |
B.穿過閉合電路的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,是因?yàn)樽兓艌?chǎng)在周圍產(chǎn)生了電場(chǎng)使電荷定向移動(dòng) |
C.磁鐵周圍存在磁場(chǎng),是因?yàn)榇盆F內(nèi)有取向基本一致的分子電流 |
D.踢出去的足球最終要停下來,說明力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 |
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
下列說法正確的是
A.物體的速度越大,其慣性越大 |
B.速度很大的物體,其加速度一定很大 |
C.一對(duì)作用力與反作用力大小相等,性質(zhì)相同 |
D.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體其所受到的合外力方向與加速度方向一定不在同一直線上 |
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
火車在平直的水平軌道上勻速行駛,門窗關(guān)閉的車廂內(nèi)有一人向跳起,發(fā)現(xiàn)仍落回原處,這是因?yàn)? )
A.人跳起時(shí)會(huì)得到一個(gè)向前的沖力,使他隨火車一起向前運(yùn)動(dòng) |
B.人跳起的瞬間,車廂地板給他一個(gè)向前的力,使他隨火車一起向前運(yùn)動(dòng) |
C.人跳起后車在繼續(xù)前進(jìn),所以人落下后必然偏后一些,只是距離很小無法區(qū)別而已 |
D.人跳起后直至落地,在水平方向上人和車具有相同的速度 |
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
下列說法正確的是
A.力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因 |
B.力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 |
C.力是改變物體慣性的原因 |
D.力是使物體產(chǎn)生加速度的原因 |
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