【題目】在平行金屬板間的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一長為L的輕質(zhì)絕緣棒OA，其一端可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端A處有一帶電量為－q且不計(jì)重力的小球，質(zhì)量為m的絕緣小球固定在OA棒中點(diǎn)處，當(dāng)變阻器滑片在P點(diǎn)處時(shí)，棒靜止在與豎直方向成角的位置，如圖所示。已知此時(shí)BP段的電阻為R，平行金屬板間的水平距離為d。

（1）求此時(shí)金屬板間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E；

（2）若金屬板旋轉(zhuǎn)△α＝（圖中虛線表示），并移動(dòng)滑片位置，欲使棒與豎直方向的夾角不變，BP段的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為多大？

（3）若金屬板不轉(zhuǎn)動(dòng)，將BP段的電阻突然調(diào)節(jié)為R，帶電小球初始位置視為零勢(shì)能點(diǎn)，求帶電小球電勢(shì)能的最小值。

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

（1）輕桿力矩平衡：

EqLcos＝mgLsin

場(chǎng)強(qiáng)大小

E＝

（2）旋轉(zhuǎn)前兩金屬板間電勢(shì)差

U＝Ed＝

金屬板旋轉(zhuǎn)后桿仍平衡

E′qLcos＝mgLsin

E′＝

板旋轉(zhuǎn)后，板距

U′＝E′d′＝

金屬板間電勢(shì)差與變阻器BP電阻成正比

得

（3）電阻調(diào)節(jié)為R后

桿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，至小球速度為零時(shí)，帶電小球電勢(shì)能最小，設(shè)此時(shí)桿與豎直角度為θ，根據(jù)動(dòng)能定理

由題意可得

θ＝

所以電場(chǎng)力做功的最大值

即電勢(shì)能的最小值

Em＝

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器。現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8A，則下列說法正確的是（ ）

A.電壓表V1示數(shù)增大

B.電壓表V2、V3示數(shù)均增大

C.該變壓器起降壓作用

D.變阻器滑片是沿c→d的方向滑動(dòng)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】有一物體由某一固定的長斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑，斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0．5，其動(dòng)能EK隨離開斜面底端的距離s變化的圖線如圖所示，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，則以下說法正確的是（ ）

A.物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t=2s

B.斜面與物體間的摩擦力大小f=4N

C.物體的質(zhì)量為m=1kg

D.斜面的傾角θ=37°

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖為一種質(zhì)譜儀示意圖，由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成，若靜電分析器通道中心線的半徑為R，通道內(nèi)均勻輻射電場(chǎng)在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，磁分析器有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿中心線通過靜電分析器，由P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上的Q點(diǎn)，不計(jì)粒子重力，下列說法中正確的是

A. 極板M比極板N電勢(shì)低

B. 加速電場(chǎng)的電壓

C. 直徑

D. 若一群粒子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點(diǎn)，則該群粒子具有相同的比荷

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示是探究電源電動(dòng)勢(shì)和電源內(nèi)、外電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，下部是可調(diào)高內(nèi)阻電池。提高或降低擋板，可改變A、B兩電極間電解液通道的橫截面積，從而改變電池內(nèi)阻。電池的兩極A、B與電壓傳感器2相連，位于兩個(gè)電極內(nèi)側(cè)的探針a、b與電壓傳感器1相連，R是滑動(dòng)變阻器。（實(shí)驗(yàn)前已給電源充足了電）

下表是某實(shí)驗(yàn)小組在固定擋板位置不變，改變R進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

外電壓U外（V）

2.15

2.01

1.84

1.65

1.61

1.53

1.46

內(nèi)電壓U內(nèi)（V）

0

0.12

0.26

0.42

0.45

0.52

0.58

內(nèi)、外電壓之和U總（V）

2.15

2.13

2.10

2.08

2.07

2.06

2.05

2.04

（1）該小組仔細(xì)檢查儀器和研究實(shí)驗(yàn)過程，并沒發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)仍為上述數(shù)據(jù)。則該實(shí)驗(yàn)U總逐漸變化的原因是：_________________________________；

（2）為了證實(shí)（1）中推斷，該小組在獲得序號(hào)6的數(shù)據(jù)時(shí)，用電流傳感器測(cè)得流過R的電流為9mA。由此計(jì)算出兩探針之間的電阻是____________Ω，該高內(nèi)電阻電源在此擋板位置的實(shí)際內(nèi)阻是______________Ω；

（3）根據(jù)以上判斷和計(jì)算出的兩個(gè)阻值，將序號(hào)4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)全_____________。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，直角坐標(biāo)系中的第Ⅰ象限中存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第Ⅱ象限中存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。一電量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子，在軸上的點(diǎn)a以速率，方向和軸方向成射入磁場(chǎng)，然后經(jīng)過y軸上的b點(diǎn)（0，L）垂直于y軸方向進(jìn)入電場(chǎng)，并從x軸上處的c點(diǎn)進(jìn)入第IV象限，此后粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入矩形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出），并從矩形磁場(chǎng)邊界上d點(diǎn)（，L）射出，速度沿x軸負(fù)方向，不計(jì)粒子重力。求：

(1)粒子在第Ⅱ象限的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；

(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小及粒子射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ；

(3)矩形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0大小以及最小面積Smin。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，帶電量之比為：qB =1：3的帶電粒子A、B，先后以相同的速度從同一點(diǎn)射入平行板電容器中，不計(jì)重力，帶電粒子偏轉(zhuǎn)后打在同一極板上，水平飛行距離之比為xA：xB =2:1，則帶電粒子的質(zhì)量之比mA:mB以及在電場(chǎng)中飛行時(shí)間之比tA:tB分別為:( )

A. 1:1; 2:3

B. 2:1; 3:2

C. 1:1 ;3:4

D. 4:3; 2:1

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列說法中正確的是(　　)

A. 線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流

B. 穿過線圈a的磁通量變小

C. 線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)

D. 線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩個(gè)相同的小物體P、Q靜止在斜面上，P與Q之間的彈簧A處于伸長狀態(tài)，Q與擋板間的彈簧B處于壓縮狀態(tài)，則以下判斷正確的是（　　）

A.撤去彈簧A，物體P將下滑，物體Q將靜止

B.撤去彈簧B，兩個(gè)物體均保持靜止

C.撤去彈簧A，彈簧B的彈力將變小

D.撤去彈簧B，彈簧A的彈力將變小

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