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如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道...

如图所示,水平绝缘光滑轨道ABB端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.40m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E="1." 0×104N/C。现有一质量m=0.10kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s=1.0m的位置,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零。已知带电体所带电荷量q=8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:

1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小;

2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;

3)带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力和摩擦力对带电体所做的功各是多少?

 

(1)a=8 m/s2 vB=4.0 m/s (2)N=5.0 N (3)W电=0.32 J W摩=–0.72 J 【解析】 (1)在水平轨道运动时qE="ma" 得a=(3分) 由动能定理 qEs=得(3分) (2)设带电体运动到圆轨道B端时受轨道的支持力为N,根据牛顿第二定律有 (3分) 得N=6mg (1分) 根据牛顿第三定律可知,带电体对圆弧轨道B端的压力大小N/=N=6mg(1分) (3)因电场力做功与路径无关, 所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力所做的功 W电=qER=(1分) 设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为W摩,对此过程根据动能定理有 qER+W-mgR=0-(4分) 解得 W=-2mgR (1分) 本题考查牛顿第二定律、动能定理和圆周运动规律的应用,在电场中由电场力做功等于动能的变化量可求得B点速度,在B点由支持力和重力的合力提供向心力,可求得支持力大小,由于电场力做功与路径无关只与初末位置有关,所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力所做的功为qER,在整个过程中应用动能定理可求得克服摩擦力做功大小  
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如图所示,电源电动势E=30V,内阻r=1Ω,R1=9Ω,滑动变阻器的总电阻Rx=20Ω.间距d=0.1m的两平行金属板M、N水平放置,闭合开关K,板间电场视为匀强电场,板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆AB,带电小球s穿过细杆,小球质量m=0.01kg、电荷量q=1×103C(可视为点电荷,不影响电场的分布).调节滑动变阻器的滑片p,使小球c恰能静止在A处.重力加速度g=10m/s2

(1)求小球的电性和M、N两极板间的电压;

(2)求滑动变阻器pb段的阻值R2

(3)调节滑动变阻器,使pb段的阻值R3=7.5Ω,待电场重新稳定后释放小球c,求小球c到达杆的中点O时的速度大小.

 

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如图所示,电源电动势E3V,小灯泡L 标有“2 V0.4 W”,开关S1,当变阻器调到R时,小灯泡L正常发光;现将开关S2,小灯泡L和电动机M均正常工作。电动机M的内阻为1Ω.

求:

(1)电源的内阻;

(2)电动机M的输出功率;

(3)电源的效率。

 

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某同学欲将量程为200μA的电流表G改装成电压表

该同学首先采用如图所示的实验电路测量该电流表的内阻Rg,图中R1R2为电阻箱。他按电路图连接好电路,将R1的阻值调到最大,断开开关S2,闭合开关S1后,调节R1的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度,接下来他应该正确操作的步骤是________(选填下列步骤前的字母代号),最后记下R2的阻值;

A.闭合S2,调节R1R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半

B.闭合S2,保持R1不变,调节R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半

如果按正确操作步骤测得R2的阻值为120Ω,则认为Rg的阻值大小为_____(选填字母代号) ;

A. 60Ω        B. 120Ω        C. 240Ω         D. 360Ω 

如果该同学在调节R1使电流表满偏过程中,发现电流表指针满偏时,R1的接入阻值不到其总阻值的二分之一。为了减小实验误差,该同学可以采取下列措施中的______(选填字母代号) ;

A.R2换成一个最大阻值更大的电阻箱

B.R1换成一个最大阻值为现在二分之一的电阻箱

C.将电源换成一个电动势为现在电源两倍、内阻可以忽略的电源

D.将电源换成一个电动势为现在电源二分之一、内阻可以忽略的电源

利用上述方法测量出的电流表内阻值_______(选填大于小于)该电流表内阻的真实值

依据以上的测量数据可知,若把该电流表改装成量程为3V的电压表,需与该表___(选填)联一个阻值为__________Ω的定值电阻。

 

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现要用伏安法描绘一只标值为“2.5V0.6W”小灯泡的I-U图线,有下列器材供选用:

A.电压表(03V,内阻)

B.电流表(00.6A,内阻)

C电流表(03A,内阻)

D.滑动变阻器(2A) 

E.滑动变阻器(1.0A)

F.蓄电池(电动势6V,内阻不计)

实验要求测量数据范围尽可能大些 ①则滑动变阻器应选用__________(用序号字母表示);电流表应选用_______(用序号字母表示).

②设计电路,用笔画线代替导线在图中将实物连接成实验所需电路图。_______

③通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示.由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为______Ω

 

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如图所示,长为L=0.5m、倾角为θ=37°的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中,一带电荷量为+q,质量为m的小球(可视为质点),以初速度v0=2m/s恰能沿斜面匀速上滑,g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则下列说法中正确的是(  )

A. 小球在B点的电势能大于在A点的电势能

B. 水平匀强电场的电场强度为

C. 若电场强度加倍,小球运动的加速度大小为3 m/s2

D. 若电场强度减半,小球运动到B点时速度为初速度v0的一半

 

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