如圖所示,豎直放置的兩平行帶電金屬板間的勻強電場中有一根質(zhì)量為m的均勻絕緣桿,上端可繞軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,下端固定一個不計重力的點電荷A,帶電量+q。當(dāng)板間電壓為U1時,桿靜止在與豎直方向成=45°的位置;若平行板以M、N為軸同時順時針旋轉(zhuǎn)=15°的角,而仍要桿靜止在原位置上,則板間電壓應(yīng)變?yōu)閁2。求:U1/U2的比值。

某同學(xué)是這樣分析求解的:

兩種情況中,都有力矩平衡的關(guān)系。設(shè)桿長為L,兩板間距為d,當(dāng)平行板旋轉(zhuǎn)后,電場力就由變?yōu)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzwl/web/STSource/2013071211472654866968/SYS201307121147532325581747_ST.files/image005.png">,電場力對軸O的力臂也發(fā)生相應(yīng)的改變,但電場力對軸O的力矩沒有改變。只要列出兩種情況下的力矩平衡方程,就可求解了。

你覺得他的分析是否正確?如果認(rèn)為是正確的,請繼續(xù)解答;如果認(rèn)為有錯誤之處,請說明理由并進(jìn)行解答。

 

【答案】

【解析】

試題分析:他的分析有錯誤(2分),因為當(dāng)兩塊平行板旋轉(zhuǎn)后,兩板的間距變了,電場力應(yīng)該為。      (2分)

由力矩平衡關(guān)系,可得:

     (1)     (3分)

  (2)     (3分)

解(1)、(2),即可求得:       (2分)

考點:考查力電綜合

點評:本題難度較大,電容器如果始終與電源連接,則電壓不變,當(dāng)角度發(fā)生變化時,垂直距離發(fā)生變化,本題最大的難度在于應(yīng)用電學(xué)與力矩平衡的模型考查了學(xué)生實際處理問題的能力

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,豎直放置的光滑圓環(huán)上套有一質(zhì)量為m的小球,小球經(jīng)過最高點時的速度為υ0=
1
2
gR
,其中R為圓環(huán)的半徑,g為重力加速度.求:
(1)小球經(jīng)過圓環(huán)最高點時受到圓環(huán)的彈力的大小和方向;
(2)小球經(jīng)過圓環(huán)最低點時對圓環(huán)的彈力大小和方向.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,豎直放置的半圓形絕緣軌道半徑為R,下端與絕緣水平面平滑連接,整個裝置處于方向豎直向上的勻強電場E中.一質(zhì)量為m、帶電量為+q的物塊(可視為質(zhì)點),從水平面上的A點以初速度v0水平向左運動,沿半圓形軌道恰好通過最高點C,場強大小E<
mgq

(1)試計算物塊在運動過程中克服摩擦力做的功.
(2)求物塊離開軌道落回水平面的位置距C點的水平距離.

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如圖所示,豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上,另一端與斜面體P固定,P與斜放的固定擋板MN接觸且處于靜止?fàn)顟B(tài),則斜面體P此刻受到外力的個數(shù)可能是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng) 物理選修3-3
(1)關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法,正確的是
 
(填入正確選項前的字母)
A.布朗運動是指液體或氣體中懸浮微粒的運動
B.氣體的溫度升高,每個氣體分子運動的速率都增加
C.一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽,其分子之間的勢能增加
D.空調(diào)機作為制冷機使用時,將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外,所以制冷機的工作不遵守?zé)崃W(xué)第二定律
(2)如圖所示,豎直放置的圓筒形注射器,活塞上端接有氣壓表,能夠方便測出所封閉理想氣體的壓強.開始時,活塞處于靜止?fàn)顟B(tài),此時氣體體積為30cm3,氣壓表讀數(shù)為1.1×105Pa.若用力向下推動活塞,使活塞緩慢向下移動一段距離,穩(wěn)定后氣壓表讀數(shù)為2.2×105Pa.不計活塞與氣缸內(nèi)壁間的摩擦,環(huán)境溫度保持不變.
①簡要說明活塞移動過程中,被封閉氣體的吸放熱情況;
②求活塞穩(wěn)定后氣體的體積;
③對該過程中的壓強變化做出微觀解釋.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,豎直放置的U形導(dǎo)軌寬為L,上端串有電阻R(其余導(dǎo)體部分的電阻都忽略不計).磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直于紙面向外.金屬棒ab的質(zhì)量為m,與導(dǎo)軌接觸良好,不計摩擦.從靜止釋放后ab保持水平而下滑.試求
(1)ab勻速下滑時的速度vm
(2)若ab從釋放至其運動達(dá)到最大速度時下落的高度為h,此過程中產(chǎn)生的焦耳熱為多少?

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同步練習(xí)冊答案