【題目】“頓牟掇芥”是兩千多年前我國古人對(duì)摩擦起電現(xiàn)象的觀察記錄,經(jīng)摩擦后帶電的琥珀能吸起小物體,現(xiàn)用下述模型分析研究。在某處固定一個(gè)電荷量為Q的點(diǎn)電荷,在其正下方h處有一個(gè)原子。在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(場強(qiáng)為E)作用下,原子的負(fù)電荷中心與正電荷中心會(huì)分開很小的距離l,形成電偶極子。描述電偶極子特征的物理量稱為電偶極矩p,,這里q為原子核的電荷量。實(shí)驗(yàn)顯示,,為原子的極化系數(shù),反映其極化的難易程度。被極化的原子與點(diǎn)電荷之間產(chǎn)生作用力F。在一定條件下,原子會(huì)被點(diǎn)電荷“掇”上去。

(1)F是吸引力還是排斥力?簡要說明理由;

(2)若將固定點(diǎn)電荷的電荷量增加一倍,力F如何變化,即求的值;

(3)若原子與點(diǎn)電荷間的距離減小一半,力F如何變化,即求的值。

【答案】(1)吸引力,(2)4,(3)32。

【解析】

(1)F為吸引力。理由:當(dāng)原子極化時(shí),與Q異種的電荷移向Q,而與Q同種的電荷被排斥而遠(yuǎn)離Q,這樣異種電荷之間的吸引力大于同種電荷的排斥力,總的效果是吸引;

(2)設(shè)電荷Q帶正電(如圖所示):

電荷Q與分離開距離l的一對(duì)異性電荷間的總作用力為:

式中:

為原子極化形成的電偶極矩,負(fù)號(hào)表示吸引力,由于,故:

又已知:

而電荷Q在離它h處的原子所在位置產(chǎn)生的電場場強(qiáng)大小為:

于是,電荷Q與極化原子之間的作用力為:

它正比于固定電荷的平方,反比于距離的五次方,因此不管電荷Q的符號(hào)如何,它均產(chǎn)生吸引力。當(dāng)固定點(diǎn)電荷的電荷量增加一倍時(shí),力F變?yōu)樵瓉淼?/span>4倍,即:

;

(3)當(dāng)原子與點(diǎn)電荷間的距離減小一半時(shí),力F變?yōu)樵瓉淼?/span>32倍,即:

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、B套在半徑為R的圓環(huán)上,圓環(huán)可繞豎直方向的直徑旋轉(zhuǎn),兩小球隨圓環(huán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)圓環(huán)靜止。已知OA與豎直方向的夾角θ=53°,OAOB垂直,小球B與圓環(huán)間恰好沒有摩擦力,重力加速度為g,sin53°=0.8,cos53°=0.6。下列說法正確的是( 。

A.圓環(huán)旋轉(zhuǎn)角速度的大小為

B.圓環(huán)旋轉(zhuǎn)角速度的大小為

C.小球A與圓環(huán)間摩擦力的大小為

D.小球A與圓環(huán)間摩擦力的大小為

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【題目】如圖所示,圓環(huán)套在水平棒上可以滑動(dòng),輕繩OAA端與圓環(huán)套(重力不計(jì))相連,O端與質(zhì)量m1 kg的重物相連;定滑輪固定在B處,跨過定滑輪的輕繩,兩端分別與重物m、重物G相連,當(dāng)兩條細(xì)繩間的夾角φ90°,OA與水平桿的夾角θ53°時(shí)圓環(huán)恰好沒有滑動(dòng),不計(jì)滑輪大小,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知sin 53°0.8;cos 53°0.6,滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力.則下列說法正確的是(  )

A.圓環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ0.75B.棒對(duì)環(huán)的支持力為1.6 N

C.重物G的質(zhì)量M0.6 kgD.圓環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ0.6

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【題目】如圖所示的水平勻強(qiáng)電場中,將兩個(gè)帶電小球MN分別沿圖示路徑移動(dòng)到同一水平線上的不同位置,釋放后,MN保持靜止,不計(jì)重力,則

A. M的帶電量比N

B. M帶負(fù)電荷,N帶正電荷

C. 靜止時(shí)M受到的合力比N

D. 移動(dòng)過程中勻強(qiáng)電場對(duì)M做負(fù)功

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【題目】伽利略創(chuàng)造的把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法,有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn):小球從左側(cè)斜面的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng),并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時(shí),小球沿右側(cè)斜面上升到最高位置依次為1、2、3,根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,可以得到的最直接的結(jié)論是

A.如果斜面光滑,小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置

B.如果小球不受力,它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)

C.如果小球受到力的作用,它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變

D.小球受到的力一定時(shí),質(zhì)量越大,它的加速度越小

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【題目】如圖所示,一根長 L =" 1.5m" 的光滑絕緣細(xì)直桿MN ,豎直固定在場強(qiáng)為 E ==1.0×105N / C 、與水平方向成θ300角的傾斜向上的勻強(qiáng)電場中。桿的下端M固定一個(gè)帶電小球 A ,電荷量Q+4.5×106C;另一帶電小球 B 穿在桿上可自由滑動(dòng),

電荷量q+1.0×106C,質(zhì)量m1.0×102kg 。現(xiàn)將小

B從桿的上端N靜止釋放,小球B開始運(yùn)動(dòng)。(靜電力常量

k9.0×109N·m2C2,取 g ="l0m" / s2)

1】小球B開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多大?

2】小球B 的速度最大時(shí),距 M 端的高度 h1為多大?

3】小球 B N 端運(yùn)動(dòng)到距 M 端的高度 h20.6l m 時(shí),

速度為v1.0m / s ,求此過程中小球 B 的電勢能改變了多少?

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【題目】在真空中AB兩點(diǎn)分別放置等量異種電荷,在電場中通過A、B兩點(diǎn)的豎直平面內(nèi)對(duì)稱位置取一個(gè)矩形路徑abcd,如圖所示,現(xiàn)將一電子沿abcd移動(dòng)一周,則下列判斷正確的是

A.ab電場力做正功,電子的電勢能減小

B.bc電場力對(duì)電子先做負(fù)功,后做正功,總功為零

C.cd電子的電勢能一直增大

D.da電子的電勢能先減小后增大,電勢能總的增加量為零

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一些商場安裝了智能化的臺(tái)階式自動(dòng)扶梯.為了節(jié)約能源,在沒有乘客乘行時(shí),自動(dòng)扶梯以較小的速度勻速向左上方運(yùn)行,當(dāng)有乘客乘行時(shí)自動(dòng)扶梯經(jīng)過先加速再勻速兩個(gè)階段運(yùn)行.則電梯在運(yùn)送乘客的過程中

A.乘客始終受摩擦力作用

B.乘客經(jīng)歷先超重再失重

C.乘客對(duì)扶梯的作用力先指向右下方,再豎直向下

D.扶梯對(duì)乘客的作用力始終豎直向上

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【題目】如圖所示,與水平面成θ=30°的傳送帶正以v=3 m/s的速度勻速運(yùn)行,A、B兩端相距l=13.5 m。現(xiàn)每隔1 s把質(zhì)量m=1 kg的工件(視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上,工件在傳送帶的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng),工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,取g=10 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。求:

(1)相鄰工件間的最小距離和最大距離;

(2)滿載與空載相比,傳送帶需要增加多大的牽引力?

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