如題24圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器全電阻為R，且R=3r．間距為d的兩平行金屬板AB、CD豎直放置，閉合開關(guān)S，板間電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)．板間有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)輕桿，桿能繞水平固定轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，桿上端固定質(zhì)量為m帶電量為+q的金屬小球M，桿下端固定質(zhì)量為2m帶電量為-q的金屬小球N，已知ON=2OM，并且，兩帶電小球可視為點(diǎn)電荷，不影響勻強(qiáng)電場(chǎng)的分布，兩電荷間相互作用力不計(jì)，取重力加速度為g。現(xiàn)調(diào)節(jié)滑片P使其處于滑動(dòng)變阻器中點(diǎn)，閉合電鍵S，待電場(chǎng)穩(wěn)定后討論以下問(wèn)題。求：

   （1）兩板間電壓U

   （2）若將絕緣細(xì)輕桿從圖示豎直位置由靜止開始釋放，輕桿將繞轉(zhuǎn)軸O順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，試求小球M運(yùn)動(dòng)的最大速度．（用g、L表示）

解：（1）設(shè)通過(guò)電源的電流強(qiáng)度為I，由閉合電路的歐姆定律得：  （2分）

兩板間電壓：有（2分） 解得：（2分）

（2）設(shè)輕桿繞轉(zhuǎn)軸O順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)時(shí),小球M獲得最大速度, 同時(shí)小球N獲得最大速度,由二者運(yùn)動(dòng)角速度關(guān)系：   得：（4分）

設(shè)平行金屬板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，由能量守恒得：

（4分）

可解得：（4分）

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

用如圖所示的裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：
（1）下列說(shuō)法正確的是（填字母代號(hào)）
ABCF
ABCF

A．為了平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)中可以將長(zhǎng)木板的左端適當(dāng)墊高，使小車?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶自由下滑時(shí)能保持勻速運(yùn)動(dòng)
B．每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長(zhǎng)度要一樣
C．可以通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)來(lái)改變拉力做功的數(shù)值
D．可以通過(guò)改變小車的質(zhì)量來(lái)改變拉力做功的數(shù)值
E．實(shí)驗(yàn)中要先釋放小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
F．通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的最大速度
G．通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的平均速度
（2）若在實(shí)驗(yàn)中，我們用1條、2條、3條…同樣的橡皮筋進(jìn)行1次、2次、3次…實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中，如果橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都相等，那么每次橡皮筋對(duì)小車做的功可記作W、2W、3W…對(duì)每次打出的紙帶進(jìn)行處理，求出小車每次最后勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v，記錄數(shù)據(jù)見下表：
功W 0 W 2W 3W 4W 5W 6W
v/（m?s-1） 0 1.00 1.41 1.73 2.00 2.24 2.45
據(jù)以上數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙中作出W-v2圖象．
（3）根據(jù)（2）題中的圖象可以得出的結(jié)論是
外力做功與物體速度平方成正比
外力做功與物體速度平方成正比
．

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科目：高中物理 來(lái)源：2011年永安一中高二期中考試物理卷 題型：計(jì)算題

在如圖所示的電路中，R1是由某金屬氧化物制成的導(dǎo)體棒，實(shí)驗(yàn)證明通過(guò)它的電流I和它兩端的電壓U遵循I＝kU3的規(guī)律(式中k＝0.02A/V3)，R2是普通電阻，阻值為24Ω，遵循歐姆定律，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，閉合開關(guān)S后，電流表的示數(shù)為0.16A。試求：

【小題1】 R1兩端的電壓；
【小題2】電源的內(nèi)電阻r；
【小題3】 R1上消耗的電功率P1。

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科目：高中物理 來(lái)源：2011年內(nèi)蒙古巴市中學(xué)高二第一學(xué)期期中考試物理卷 題型：計(jì)算題

如圖所示，M為一線圈電阻r=0.4Ω的電動(dòng)機(jī)，R=24Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E=40V.當(dāng)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)，I1=1.6A，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為I2=4.0A(電流表可看做理想電表)求
【小題1】電源內(nèi)阻
【小題2】開關(guān)S閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱消耗的功率和轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率.

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科目：高中物理 來(lái)源：2011-2012學(xué)年度內(nèi)蒙古巴市一中高二上學(xué)期12月月考物理卷 題型：計(jì)算題

如圖所示，M為一線圈電阻r = 0.4Ω的電動(dòng)機(jī)，R = 24Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E=40V.當(dāng)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)I1 = 1.6A，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為I2= 4.0A求：

【小題1】電源內(nèi)阻；
【小題2】開關(guān)S閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱消耗的功率和轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率.
【小題3】開關(guān)S閉合時(shí)電源的輸出功率和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率

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