【題目】如圖，質(zhì)量均為m的兩個(gè)小球A、B固定在彎成直角的絕緣輕桿兩端，AB=OB=l，可繞過O點(diǎn)且與紙面垂直的水平軸無摩擦地在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣阻力不計(jì)。A球帶正電，B球帶負(fù)電，電量均為q，整個(gè)系統(tǒng)處在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)E=。開始時(shí)，AB水平，以圖中AB位置為重力勢(shì)能和電勢(shì)能的零點(diǎn)，問：

(1)為使系統(tǒng)在圖示位置平衡，需在A點(diǎn)施加一力F，則F至少多大？方向如何？

(2)若撤去F，OB轉(zhuǎn)過45°角時(shí)，A球角速度多大？此時(shí)系統(tǒng)電勢(shì)能總和是多大？

(3)若撤去F，OB轉(zhuǎn)過多大角度時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能最大？最大值是多少？

【答案】（1）；方向與AB成角斜向上（2）；（3）90°；

【解析】

(1)當(dāng)垂直于時(shí)力最小，根據(jù)力矩平衡：

已知：

可以求出：

方向與成角斜向上

(2)對(duì)系統(tǒng)列動(dòng)能定理可得：

其中：

，

可得：

此時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)球做正功，則有：

電場(chǎng)力對(duì)球做負(fù)功，則有：

則電場(chǎng)力對(duì)系統(tǒng)做功：

則系統(tǒng)電勢(shì)能：

(3)電勢(shì)能最小時(shí)，機(jī)械能最大，由(2)的結(jié)論，系統(tǒng)電勢(shì)能總和為：

即當(dāng)，電勢(shì)能最�。�

初始位置時(shí)，電勢(shì)能和機(jī)械能均為零，則此時(shí)最大機(jī)械能：

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】學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示，在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：

（1）若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為______，

（2）圖中P3、P4兩位置中______（填“P3”或“P4”）處所對(duì)應(yīng)的折射率大，

（3）若保持∠AOF＝30°不變，用該裝置能測(cè)量的最大折射率的值不超過________，

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，A為導(dǎo)體環(huán)．當(dāng)B繞環(huán)心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體環(huán)A產(chǎn)生順時(shí)針電流且具有擴(kuò)展趨勢(shì)，則B的轉(zhuǎn)動(dòng)情況是（）

A. 順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)

B. 順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)

C. 逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)

D. 逆時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】小明同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，輕繩兩端跨過轉(zhuǎn)軸光滑的輕滑輪系著質(zhì)量均為M的重物A和B，將質(zhì)量為m的小砝碼C掛在在物體B上，B下方距離為h處固定一個(gè)光電門，物塊B裝有一寬度很小的擋光片，測(cè)得擋光片寬度為d，將系統(tǒng)靜止釋放，當(dāng)擋光片通過光電門（固定光電門的裝置未畫出）時(shí)，可通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)記錄擋光時(shí)間△t。改變高度差h，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，采集多組h和△t的數(shù)據(jù)。

(1)若某次記錄的擋光時(shí)間為△t1，則擋光片到達(dá)光電門處時(shí)B的速度大小為__。

(2)小明設(shè)想，為了確定△t與h的關(guān)系，可以分別對(duì)△t與h取對(duì)數(shù)，并以lg△t為縱軸，以lgh為橫軸建立坐標(biāo)系，得到的lg△t﹣lgh圖線為一直線，該直線的斜率為__。

(3)若lg△t﹣lgh圖線與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為c，若機(jī)械能守恒，可以得到該地重力加速度g=__。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為“研究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①把注射器活塞移至注射器滿刻度處，將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)逐一連接；

②移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p；

③用V﹣ 圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出如圖2所示圖線．

（1）為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是________和________．

（2）如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如圖2所示的V﹣ 圖線不過原點(diǎn)，則V0代表________．

（3）小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢推動(dòng)活塞，并記錄下每次測(cè)量的壓強(qiáng)p與注射器刻度值V．在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)壓強(qiáng)傳感器軟管脫落，他重新接上后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，其余操作無誤．V﹣ 關(guān)系圖像應(yīng)是________

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】無限大接地金屬板和板前一點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)區(qū)域，和兩個(gè)等量異號(hào)的點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)等效．如圖所示P為一無限大金屬板，Q為板前距板為r的一帶正電的點(diǎn)電荷，MN為過Q點(diǎn)和金屬板垂直的直線，直線上A、B是和Q點(diǎn)的距離相等的兩點(diǎn)．下面關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和、電勢(shì)和判斷正確的是

A.

B.

C.

D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖a所示，其中R兩端電壓U隨通過該電阻的直流電流I的變化關(guān)系如圖b所示．電源電動(dòng)勢(shì)為7.0 V(內(nèi)阻不計(jì))．且R1=1000Ω，(不隨溫度變化)．若改變R2．使AB與BC間的電壓相等，這時(shí) ( )

A.R的阻值為1000Ω

B.R的阻值為1333Ω

C.通過R的電流約為2.0 mA

D.通過R的電流約為1.5 mA

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，R1、R2、R3為定值電阻，S0、S為電鍵，V與A分別為電壓表與電流表．初始時(shí)S0閉合、S斷開，現(xiàn)將S閉合，則（ ）

A.電壓表V的讀數(shù)變大，電流表A的讀數(shù)變小B.電壓表V的讀數(shù)變大，電流表A的讀數(shù)變大

C.電壓表V的讀數(shù)變小，電流表A的讀數(shù)變小D.電壓表V的讀數(shù)變小，電流表A的讀數(shù)變大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】ABCDE為單反照相機(jī)取景器中五棱鏡的一個(gè)截面示意圖，AB⊥BC，由a、b兩種單色光組成的細(xì)光束從空氣垂直射入棱鏡，經(jīng)兩次反射后光線垂直BC射出，且在CD、AE邊只有a光射出，光路如圖所示，則a、b兩束光（ ）

A.在真空中，a光的傳播速度比b光大

B.這兩束光同時(shí)射向某金屬，若a光能發(fā)生光電效應(yīng)，則b光一定能發(fā)生光電效應(yīng)

C.以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角較小

D.從零逐漸增大從水斜射入空氣的入射角，b光比a光先發(fā)生全反射

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