8. 如图正四面体ABCD的四个顶点A、B,C、D各固定一个点电荷,电量分别为+q、+q、-q和-q,其中q>0,规定无穷远处电势为零,A处点电荷受到B、C、D处点电荷的合力为FA,C处点电荷受到A、B、D处点电荷的合力为FC,D处点电荷受到A、B、C处点电荷的合力为FD,则以下说法正确的是
A. 正四面体ABCD的中心处的场强为零 B. 正四面体ABCD的中心处的电势为零 C. FA和FC大小相等 D. FD和FC方向相同 【答案】BC
【解析】正电荷的电场强度方向背离正电荷,负电荷的电场强度方向指向负电荷,所以正四面体ABCD的中心处的场强不为零,故A错误;
根据点电荷电势的计算公式φ=可得,正负电荷在正四面体ABCD的中心处的合电势为零,故B正确;A和C处的点电荷受力情况如图所示,根据对称性可知,FA和FC大小相等,故C正确;根据对称性可知,FC和FD方向不同、大小相等,故D错误;故选BC。
点睛:本题是电场的叠加问题,关键要掌握等量异种电荷等势面的分布情况,知道等量异种电荷中垂线的电势为零。
9. 某实验小组要用如下图所示的装置验证机械能守恒的定律。他们先将气垫导轨水平放置,然后把遮光条固定在滑块上并把滑块放在气垫导轨的右端,在气垫导轨上安装一个光电门B,滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与钩码相连,滑块每次都从A处由静止释放。
(1)该小组用游标卡尺测量遮光条的宽度d,由图可知d=__________cm。
(2)为了完成本实验,除已知遮光条宽度d,A处与光电门B间距离L,遮光时间,重力加速度g外还需要知道的物理量有__________________________
(3)请用(2)问中的物理量写出验证械能守恒定律的表达式:__________________ 【答案】 (1). 1.160 (2). 钩码质量m,滑块和遮光条质量M (3).
【解析】(1)由图可知d=1.1cm+0.05mm×12=1.160cm。 (2)滑块经过光电门的速度
;要验证的关系是:
,则还
需要知道:钩码质量m,滑块和遮光条质量M ; (3)验证械能守恒定律的表达式:
点睛:要掌握游标卡尺的工作原理及读数方法.了解光电门测量瞬时速度的原理.实验中我们要清楚研究对象和研究过程,对于系统我们要考虑全面.
10. 某实验小组利用所提供的如下器材测量某一定长电阻丝Rx(电阻约为10Ω)的电阻率。使用刻度尺测得电阻丝长度L=0.825m,使用螺旋测微器测量电阻丝的直径,可供选择的器材还有:
电池组E(电动势为9.0V,内阻约1Ω) 电流表A1 (量程0~100mA,内阻为5Ω) 电流表A2 (量程0~0.6A,内阻约0.3Ω) 定值电阻R1=55Ω 滑动变阻器R(0~5Ω)
开关一个、导线若干.
(1)螺旋测微器示数如图所示,可知电阻丝直径为_______mm
(2)若想更加精确地测出电阻丝电阻,请设计出测量电路图_____,并标明所用器材符号.要求使用提供的全部器材,能够测量多组数据,测量尽量准确.
(3)按照所设计出的测量电路,在某次测量中获得的数据如下图,则电流表A1的示数为_______mA,电流表A2的示数为________A.
(4)由以上所测的数据可算得金属丝的电阻率为_________ A. 9.90×10-4Ω.m B.
9.90×10Ω.m C. 9.90×10Ω.m D. 9.90×10Ω.m
-3
-6
-7
【答案】 (1). 1.001 (2). (3). 65 (4). 0.44 (5). C
【解析】(1)电阻丝直径为1mm+0.01mm×0.1=1.001mm;
(2)因为无电压表,可用已知内阻的电流表A1与定值电阻R1串联组成电压表,因改装后的电
压表内阻远大于待测电阻阻值,可采用电流表外接;滑动变阻器用分压电路;则电路图如图所示;
(3)电流表A1的示数为65mA,电流表A2的示数为0.44A. (4)由电路图
且
,带入数据解得:ρ=9.90×10-6Ω.m,故选C.
11. 如图所示,边长为L的正方形线框abcd放置于水平桌面上,质量为m,电阻为R。在线框右侧存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下,磁场宽度大于L。线框在水平外力F的作用下从磁场左边界以垂直边界的速度v匀速进入磁场,当cd边进入磁场时立刻撤去外力,线框ab边恰好能到达磁场的右边界。已知线框与桌面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求:
(1)水平外力F的大小;
(2)从线框开始进入磁场到ab边恰好到达磁场右边界的整个过程中系统产生的总热量Q。 【答案】(1)
(2)
【解析】(1)线框切割磁感线所产生的电动势为回路中的感应电流为线框所受到的安培力为
由于线框匀速运动,故水平外力即
(2)线框从开始运动到cd边进入磁场所经历的时间为
回路中产生的焦耳热线框与桌面间的摩擦生热
也给分!
所以整个过程中产生的总热量或者直接由能量守恒得
点睛:对于电磁感应问题研究思路常常有两条:一条从力的角度,重点是分析安培力作用下物体的平衡问题;另一条是能量,分析电磁感应现象中的能量如何转化是关键.
12. 如图所示,水平而上有一质量为m的木板,木板上放置质量为M的小物块(M>m),小物块与木板间的动摩擦因数为μ。现给木板和小物块一个初速度,使小物块与木板一起向右运动,之后木板以速度v0与竖直墙壁发生第一次弹性碰撞,已知重力加速度为g.求:
(1)若水平面光滑,木板与墙壁第一次碰撞后到木板再次与堪壁碰撞,小物块没有从木板上掉下,则最初小物块与木板右端的距离至少为多少。
(2)若水平面粗梳,木板足够长,且长木板与水平面间动摩擦因数为0.4μ.M=1.5m,请分析长木板能否与竖直墙壁发生第二次碳撞?如能相撞求出木板与墙壁撞前瞬间的速度,如不能相撞,求出木板右端最终与墙壁间的距离。 【答案】(1)【解析】(1)
(2)
(2)木板第一次与墙壁碰撞反弹后,对木板分析:
对木块:
设木板经时间t1速度减为0,位移x1
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