10.如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場中,用長為L的絕緣絲線懸掛一質(zhì)量為m的帶電小球.當(dāng)小球靜止于A點(diǎn)時,絲線與豎直方向成θ=30°角.已知電場強(qiáng)度大小為E,重力加速度為g.
(1)試判斷小球的帶電性質(zhì);
(2)求小球所帶的電荷量q;
(3)若將小球從絲線與豎直方向成α=60°角的P處(絲線拉直)靜止釋放,求小球經(jīng)過懸點(diǎn)O的正下方的最低點(diǎn)時絲線對小球的拉力大。

分析 根據(jù)共點(diǎn)力平衡判斷小球的電性以及帶電量.
根據(jù)動能定理和牛頓第二定律求小球經(jīng)過懸點(diǎn)O的正下方的最低點(diǎn)時絲線對小球的拉力大小.

解答 解:(1)根據(jù)共點(diǎn)力平衡得,小球所受的電場力水平向左,與電場強(qiáng)度方向相反,帶負(fù)電;                         
(2)由小球靜止于A點(diǎn)可知,小球在勻強(qiáng)電場中所受電場力為:F=qE=mgtan30°①
解得:$q=\frac{{\sqrt{3}mg}}{3E}$②
(3)設(shè)小球經(jīng)過最低點(diǎn)的速度為 υ,小球從P點(diǎn)靜止釋放后做圓周運(yùn)動,對小球從P點(diǎn)運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程應(yīng)用動能定理,有:$mgL(1-cos60°)+qELsin60°=\frac{1}{2}m{υ^2}$ ③
對小球在最低點(diǎn)時應(yīng)用牛頓第二定律,有:$T-mg=\frac{{m{υ^2}}}{L}$ ④
聯(lián)立①②③解得:T=3mg ⑤
答:(1)小球的帶負(fù)電;
(2)小球所帶的電荷量q為$\frac{\sqrt{3}mg}{3E}$;
(3)若將小球從絲線與豎直方向成α=60°角的P處(絲線拉直)靜止釋放,小球經(jīng)過懸點(diǎn)O的正下方的最低點(diǎn)時絲線對小球的拉力大小為3mg.

點(diǎn)評 本題考查了共點(diǎn)力平衡、牛頓第二定律的基本運(yùn)用,受力分析是解題的關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

20.關(guān)于電勢差的計(jì)算公式,下列說法中正確的是( 。
A.UAB=$\frac{{W}_{AB}}{q}$中,UAB與移動電荷的電荷量無關(guān)
B.把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場力做正功,則有UAB>0
C.由UAB=$\frac{{W}_{AB}}{q}$可知,UAB與電場力做的功WAB成正比,與移動電荷的電荷量q成反比
D.電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB等于把正電荷q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時電場力所做的功

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.如圖所示,利用電壓表和電流表測量小燈泡的額定功率,當(dāng)小燈泡正常發(fā)光后,將電壓表和電流表的位置互換,則可能出現(xiàn)的情況是(  )
A.電流表基本無讀數(shù)B.電壓表被燒壞
C.燈泡仍正常發(fā)光D.燈絲被燒斷

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18.下列表述中符合物理學(xué)史實(shí)的是( 。
A.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,并測出了萬有引力常量
B.亞里士多德通過理想斜面實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了物體的運(yùn)動不需要力來維持
C.伽利略創(chuàng)造了把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧結(jié)合起來的科學(xué)研究方法
D.笛卡爾首先提出了慣性的概念,從而奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

5.如圖甲所示,質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平地面上,t=0時刻,將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放,小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn),然后又被彈簧彈起離開彈簧,上升到一定高度后再下落,如此反復(fù).通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示,則(  )
A.t1時刻小球動能最大
B.t2時刻小球動能最大
C.t2~t3這段時間內(nèi),小球的動能先增加后減少
D.t2~t3這段時間內(nèi),小球增加的動能小于彈簧減少的彈性勢能

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

15.如圖所示,內(nèi)壁光滑的半球形容器固定放置.兩個完全相同的小球a、b分別沿容器內(nèi)壁,在不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動.下列判斷正確的是(  )
A.a對內(nèi)壁的壓力小于b對內(nèi)壁的壓力
B.a的周期小于b的周期
C.a的角速度小于b的角速度
D.a的向心加速度大小大于b的向心加速度大小

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.在電場中的某點(diǎn)放人電荷量為+q的試探電荷,測得該點(diǎn)的電場強(qiáng)度為E;若將該試探電荷換成另一個電荷量為-2q的試探電荷,則測得該點(diǎn)的電場強(qiáng)度為( 。
A.大小為原來的2倍,方向和E相反B.大小為原來的2倍,方向和E相同
C.大小不變,方向和E相反D.大小不變,方向和E相同

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

19.如圖所示的電路中,電流表的內(nèi)阻不計(jì),電阻R1=2.5Ω,R2=7.5Ω,線圈的直流電阻可以忽略,閉合開關(guān)S的瞬間,電流表讀數(shù)Ⅰ1=0.2A,當(dāng)線圈中的電流穩(wěn)定后,電流表的讀數(shù)Ⅰ2=0.4A,試求電池的電動勢和內(nèi)阻.

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11.如圖,一個質(zhì)量為m=0.6kg的小球以某一初速度從P點(diǎn)水平拋出,恰好從光滑圓弧ABC的A點(diǎn)的切線方向進(jìn)入圓。ú挥(jì)空氣阻力,進(jìn)入圓弧時速度不變),已知圓弧的半徑R=0.5m,θ=53°,小球到達(dá)A點(diǎn)時的速度 vA=5m/s,到達(dá)最高點(diǎn)C點(diǎn)時的速度vC=3m/s,(sin53°=0.8,cos53°=0.6,取g=10m/s2
求:(1)小球做平拋運(yùn)動的初速度v0
(2)P點(diǎn)與A點(diǎn)的水平距離和豎直高度
(3)小球到達(dá)圓弧最高點(diǎn)C時對軌道的壓力.

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