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【題目】19世紀末湯姆遜發(fā)現電子以后,美國物理學家密立根進行了多次試驗,通過分析油滴在勻強電場中的受力與運動,比較準確地測定了電子的電量。下面我們在簡化的情況下分析這個實驗。如圖所示,用噴霧器將油滴噴入電容器的兩塊水平的平行電極板之間時,油滴經噴射后,一般都是帶電的。設油滴可視為球體,密度為ρ,空氣阻力與油滴半徑平方、與油滴運動速度成正比。實驗中觀察到,在不加電場的情況下,半徑為r的小油滴1以速度v勻速降落;當上下極板間間距為d、加恒定電壓U時,該油滴以速度0.5 v勻速上升。重力加速度g已知。

1)此油滴帶什么電?帶電量多大?

2)當保持極板間電壓不變而把極板間距增大到2d,發(fā)現此油滴以另一速度v1勻速下落,求v1v的比值。

3)維持極板間距離為d, 維持電壓U不變, 觀察到另外一個油滴2, 半徑仍為r,正以速度0.5v勻速下降,求油滴2與油滴1帶電量之比

【答案】1)油滴帶負電 21/4 31/3

【解析】

1)由題意,阻力與r2v成正比

記為f=kr2v

不加電場勻速下降,有mg=kr2v

當上下極板間加電壓U、相距d,油滴以0.5v勻速上升,可知,油滴帶負電,油滴受電場力、重力、向下的阻力平衡

;; m=

q1=

2d增大到2倍,電場力減為一半為3mg/4, v1勻速下降,f1=kr2v1

mg=q1+f1 ,

可得v1/v=1/4

(3)油滴2半徑仍然為r,以0.5v勻速下降,可知仍然帶負電,設為q2 ,有

可以解得q2/q1=1/3

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示,用兩根長度相同的絕緣細線把一個質量為0.1kg的小球A懸掛到水平板的MN兩點,A上帶有的正電荷。兩線夾角為120°,兩線上的拉力大小分別為。A的正下方0.3m處放有一帶等量異種電荷的小球B,B與絕緣支架的總質量為0.2kg(重力加速度取;靜電力常量,AB球可視為點電荷)則

A支架對地面的壓力大小為2.0N

B兩線上的拉力大小

C將B水平右移,使M、A、B在同一直線上,此時兩線上的拉力大小為

D將B移到無窮遠處,兩線上的拉力大小

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【題目】如圖所示,水平放置的半徑為2r的單匝圓形裸金屬線圈A,其內部有半徑為r的圓形勻強磁場,磁場的磁感應強度為B、方向豎直向下;線圈A的圓心和磁場的圓心重合,線圈A的電阻為R。過圓心的兩條虛線abcd相互垂直。一根電阻不計的直導體棒垂直于ab放置,使導體棒沿ab從左向右以速度勻速通過磁場區(qū)域,導體棒與線圈始終接觸良好,線圈A中會有感應電流流過。撤去導體棒,使磁場的磁感應強度均勻變化,線圈A中也會有感應電流,如果使cd左側的線圈中感應電流大小和方向與導體棒經過cd位置時的相同,則

A. 磁場一定增強

B. 磁場一定減弱

C. 磁感應強度的變化率為

D. 磁感應強度的變化率為

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【題目】如圖,足夠長的豎直光滑直桿固定在地面上,底部套有一個小環(huán)。在恒力F作用下,小環(huán)由靜止開始向上運動。F與直桿的夾角為60°,大小為小環(huán)重力的4倍。1s末撤去F。取地面為零勢能面。(g10m/s2)求:

11s末小環(huán)的速度大;

2)小環(huán)沿桿向上運動過程中,動能等于勢能的所有位置離地面高度。

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【題目】如圖所示,底端切線水平且豎直放置的光滑圓弧軌道的半徑為L=0.8m,圓心在O點,其軌道底端P距地面的高度及與右側豎直墻的距離均為L,F將一質量為m=0.5kg、可視為質點的小球從軌道的端點Q由靜止釋放,不計空氣阻力,取.求:

(1)小球在P點時受到的支持力大小。

(2)小球第一次與墻壁碰撞時的速度大小。

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【題目】如圖所示,變壓器為理想變壓器,電流表A1內阻不可忽略,其余的均為理想的電流表和電壓表。ab接在電壓有效值不變的交流電源兩端,R0為定值電阻,R為滑動變阻器,F將變阻器的滑片沿c→d的方向滑動時,則下列說法正確的是

A. 電壓表V1、V2示數不變,V3示數變小

B. 電壓表V1V2示數變小,V3示數變大

C. 電流表A1A2的示數都增大

D. 電流表A1的示數變小,A2的示數增大

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【題目】有一種測量人體重的電子秤,其原理如圖中虛線內所示,它主要由三部分構成:踏板、壓力傳感器R(是一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實質是理想電流表)。設踏板的質量可忽略不計,已知理想電流表的量程為3 A,電源電動勢為12 V,內阻為2 Ω,電阻R隨壓力變化的函數式為R300.02F(FR的單位分別是NΩ)。下列說法正確的是(  )

A. 該秤能測量的最大體重是1400 N

B. 該秤能測量的最大體重是1300 N

C. 該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤0.375 A

D. 該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤0.400 A

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【題目】如圖所示的電路中,電源的電動勢 E 和內阻 r 一定, A、 B 為平行板電容器的兩塊正對金屬板, R1為光敏電阻(電阻隨光強的增大而減小)。當 R2的滑動觸頭 P a 端時,閉合開關 S, 此時電流表 A 和電壓表 V的示數分別為 I U。以下說法正確的是( )

A. 若僅增大 AB 板間距離,則電容器所帶電荷量減少

B. 若僅將 R2的滑動觸頭 P b 端移動,則 I 不變, U 增大

C. 若僅用更強的光照射 R1,則 I 增大, U 減小,電容器所帶電荷量減少

D. 若僅用更強的光照射 R1 ,則 U 變化量的絕對值與 I 變化量的絕對值的比值減小

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(1)B環(huán)下落A球的速度大;

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