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精英家教網如圖所示,一個帶電量為q,質量為m的小球用絕緣細線懸掛在兩塊豎直的彼此絕緣平行金屬板A、B中,兩板間距離為d,讓A、B兩板連接到一個電動勢為ω=
3
mgd
3q
,內電阻為r的直流電源上,能在AB間形成一個勻強電場.設帶電小球對原電場沒有影響.
求:(1)帶電小球帶電的性質和小球偏離豎直線的夾角θ;
(2)如果保持電源電動勢不變,改變AB間距離,待穩(wěn)定后發(fā)現懸掛小球的細線偏角為60°,則此時AB兩板間距離為多少?
分析:(1)平行金屬板A、B中電場方向水平向左,小球受到的電場力水平向右,即可判斷小球的電性.由平衡條件求解小球偏離豎直線的夾角θ;
(2)保持電源電動勢不變,改變AB間距離,懸掛小球的細線偏角為60°,根據平衡條件求出板間場強,由E=
U
d
求出板間距離.
解答:精英家教網解:(1)由題,平行金屬板A、B中電場方向水平向左,小球受到的電場力水平向右,小球帶負電.
  如圖 Eq=mgtanθ… ①
   Eq=
3
3
mg
… ②
由①②得:θ=30°
(2)當θ=60°時,設此時電場強度為E′
 由E′q=mgtan60°… ③
解得  E=
3
mg
q
…④
又  U=ε=
3
mgd
3q
…⑤
  U=E′d′…⑥
由  ④⑤⑥得:d=
d
3
…⑦
答:(1)帶電小球帶負電,小球偏離豎直線的夾角θ為30°;
(2)AB兩板間距離為
d
3
點評:本題是帶電體在電場中平衡與電路知識的綜合,它們聯系的橋梁是電動勢.
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(2)如果保持電源電動勢不變,改變AB間距離,待穩(wěn)定后發(fā)現懸掛小球的細線偏角為,則此時AB兩板間距離為多少?


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