热门试卷

电偶极子模型是指电量为q、相距为l的一对正负点电荷组成的电结构，O是中点，电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷，用图（a）所示的矢量表示。科学家在描述某类物质的电性质时，认为物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子的排列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电的特性。当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化。

（1）如图（b）所示，有一电偶极子放置在电场强度为E。的匀强外电场中，若电偶极子的方向与外电场方向的夹角为θ，求作用在电偶极子上的电场力绕O点的力矩；

（2）求图（b）中的电偶极子在力矩的作用下转动到外电场方向的过程中，电场力所做的功；

（3）求电偶极子在外电场中处于力矩平衡时，其方向与外电场方向夹角的可能值及相应的电势能；

（4）现考察物质中的三个电偶极子，其中心在一条直线上，初始时刻如图（c）排列，它们相互间隔距离恰等于l。加上外电场EO后，三个电偶极子转到外电场方向，若在图中A点处引人一电量为+q0的点电荷（q0很小，不影响周围电场的分布），求该点电荷所受电场力的大小。

如图所示，竖直放置的两平行带电金属板间的匀强电场中有一根质量为m的均匀绝缘杆，上端可绕轴O在竖直平面内转动，下端固定一个不计重力的点电荷A，带电量＋q。当板间电压为U1时，杆静止在与竖直方向成＝45°的位置；若平行板以M、N为轴同时顺时针旋转＝15°的角，而仍要杆静止在原位置上，则板间电压应变为U2。求：U1/U2的比值。

某同学是这样分析求解的：

两种情况中，都有力矩平衡的关系。设杆长为L，两板间距为d，当平行板旋转后，电场力就由变为，电场力对轴O的力臂也发生相应的改变，但电场力对轴O的力矩没有改变。只要列出两种情况下的力矩平衡方程，就可求解了。

你觉得他的分析是否正确？如果认为是正确的，请继续解答；如果认为有错误之处，请说明理由并进行解答。

如图所示，在“有固定转动轴物体的平衡条件实验中，调节力矩盘使其平衡，弹簧秤的读数为______N，此时力矩盘除受到钩码作用力F1、F2、F3和弹簧拉力F4外，主要还受______力和______力的作用，如果每个钩码的质量均为0.1kg，盘上各圆的半径分别是0.05m、0.10m、0.15m、0.20m（取g=10m/s2），则F2的力矩是______N•m．有同学在做这个实验时，发现顺时针力矩之和与逆时针力矩之和存在较大差距．检查发现读数和计算均无差错，请指出造成这种差距的一个可能原因，并提出简单的检验方法（如例所示，将答案填在下表空格中）．

（6分）杠杆的动力臂L1为2米，阻力臂L2为0.2米，若阻力F2为300牛，求杠杆平衡时的动力F1  ？

图1所示是用电动砂轮打磨工件的装置．砂轮的转轴通过图中O点垂直于纸面，AB是一长度l=0.50m、质量m1=1kg的均匀刚性细杆，可绕过A端的固定轴在竖直面（图中纸面）内无摩擦地转动．工件C固定在AB杆上，其质量m2=2kg，工件的重心、工件与砂轮的接触点P以及O点都在过AB中点的竖直线上，P到AB杆的垂直距离d=0.1m．AB杆始终处于水平位置，砂轮与工件之间的动摩擦系数μ=0.5．当砂轮逆时针转动时，要使工件对砂轮的压力F0=80N，则施于B端竖直向下的力FB应是多大？（g取10m/s2）

某同学解法如下：当砂轮静止时，把AB杆和工件看成一个物体，由力矩的平衡，得：F0+μF0d=(m1+m2)g+FBl

解得：FB=[F0-(m1+m2)g]+μF0

（1）判断该同学的解法是否正确？若正确，请求出FB的数值；若错误，请列出正确的方程式，并求出FB的数值．

（2）若施于B端竖直向下的力FB的作用点沿AB杆以0.1m/s的速度向左匀速运动，要保持工件对砂轮的压力F0仍为80N，则求出FB随时间变化的函数关系式．

（3）若FB=200N时杆会断裂，求FB从B点开始运动的时间，并在图2中作出FB-t图象．

有人设计了一种新型伸缩拉杆秤．结构如图，秤杆的一端固定一配重物并悬一挂钩，秤杆外面套有内外两个套筒，套筒左端开槽使其可以不受秤纽阻碍而移动到挂钩所在的位置（设开槽后套筒的重心仍在其长度中点位置）．秤杆与内层套筒上刻有质量刻度．空载（挂钩上不挂物体，且套筒未拉出）时．用手提起秤纽，杆杆秤恰好平衡．当物体挂在挂钩上时，往外移动内外套筒可使杆秤平衡，从内外套筒左端的位置可以读得两个读数，将这两个读数相加，即可得到待测物体的质量．已知秤杆和两个套稠的长度均为16cm，套筒可移出的最在距离为15cm，秤纽到挂钩的距离为2cm，两个套筒的质量均为0.1kg．取重力加速度g=9.8m/s2．求：

（1）当杆秤空载时，秤杆、配重物及挂钩所受重力相对秤纽的合力矩；

（2）当在秤钩上挂一物体时，将内套筒向右移动5cm，外套筒相对内套筒向右移动8cm，杆秤达到平衡，物体的质量多大？

（3）若外层套筒不慎丢失，在称某一物体时，内层套筒的左端在读数为1kg外杆恰 好平衡，则该物体实际质量多大？

静止在水平地面上的粗细均匀的木棒长为L，质量为M，可绕固定转轴O自由转动．现用一始终垂直棒的作用力F作用于棒的一端，将木棒缓慢拉至竖直位置．则在拉起过程中，拉力F做的功为多少？

下面是某同学的

棒在拉力F作用下转过1/4圆弧，

故F做的功W=F×2πL/4=FπL/2

你认为上述解法是否正确？若正确，

请说明理由；若错误，请给出正确结果，并说明理由．

水平导轨AB固定在支架CD上，其形状、尺寸如图所示．导轨与支架的总质量M=4kg，其重心在O点，它只能绕支架C点且垂直于纸面的水平轴转动．质量m=1kg的小铁块静止于水平导轨AB的A端，现受到水平拉力F=2.5N的作用．已知小铁块和导轨之间的动摩擦因数μ=0.2．g取10m/s2，求：

（1）小铁块刚开始运动时的加速度大小？

（2）小铁块运动到离A端多远时，支架将要开始翻转？

（3）若在小铁块运动的过程中，支架始终保持静止，则拉力F作用的最长时间为多少？

如图所示，ABCD是一个T型支架，AC与BD垂直，且AB＝BC。已知整个支架的质量为M＝9kg，重心在BD上离D点为l＝0.4m的O点处，BD长为d＝0.6m，支架可绕位于水平地面上且过D点的水平轴无摩擦地转动，AC为一斜面，与水平地面间的夹角为θ＝37°，C处搁在地面上，现有两个质量均为m＝2kg的小滑块由位于C处的弹射器（图中未画出）以v0＝6m/s的初速度沿斜面相继弹出而滑上AC斜面，两个滑块弹出的时间差为△t＝0.1s，小滑块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5。求：

（1）小滑块沿斜面向上滑的加速度大小；

（2）第二个滑块弹出多少时间时支架将翻转。

水平导轨AB固定在支架CD上，其形状、尺寸如图所示。导轨与支架的总质量M=4kg，其重心在O点，它只能绕支架C点且垂直于纸面的水平轴转动。质量m=1kg的小铁块静止于水平导轨AB的A端，现受到水平拉力F=2.5N的作用。已知小铁块和导轨之间的动摩擦因数μ＝0.2。g取10m/s2，求：

（1）小铁块刚开始运动时的加速度大小？

（2）小铁块运动到离A端多远时，支架将要开始翻转？

（3）若在小铁块运动的过程中，支架始终保持静止，则拉力F作用的最长时间为多少？

如图所示，由六根质量不计的导体棒组成一个人字形线圈，放在光滑绝缘水平面上，每根导棒长均为=1m，线圈总电阻=0.2Ω，将ad与a'd'用细线OO'拉住，e、f是两个质量都为=0.1kg光滑转轴，四根倾斜导体棒与水平面成37°角。人字形线圈在水平面投影区内有两块对称的区域，竖直向上的匀强磁场穿过这两块区域。如图中阴影区域所示（ad与a'd'恰在磁场中），其他地方没有磁场。磁场按=+0.5 的规律变化，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：  

（1）=0时水平面对线圈ad边支持力的大小和此时通过线圈电流大小；

（2）经过多少时间线圈的ad边与a'd'边开始运动？

（3）若在磁场力作用下经过一段时间，当线圈中产生了=1.2J热量后线圈刚好能完全直立（即ad边与a'd'边并拢在一起），则在此过程中磁场对线圈总共提供了多少能量？

（4）若人形线圈从直立状态又散开，此时磁感强度为0=T且不再变化，则ad边与a'd'再次刚进入磁场时，通过线圈的电流为多大？

AB两个质量均为m的小球，被一轻杆AB固定，轻杆长AB＝L，OA＝L/3，杆可绕O点的水平轴无摩擦地转动，初始时杆静止在竖直位置，如图所示，今在B球上施加一水平方向恒力F＝mg，试求：

（1）转过900过程中恒力做了多少功？

（2）在转动过程中B球获得的最大速度时AB杆与竖直方向夹角为多大？

（3）在转动过程中B球获得的最大速度是多少？

如图所示，绝缘轻杆长L＝0.9m，两端分别固定着带等量异种电荷的小球A、B，质量分别为mA＝4×10-2kg，mB＝8×10-2kg，A球带正电，B球带负电，电荷量q＝6.0×10-6C。轻杆可绕过O点的光滑水平轴转动，OB＝2OA。一根竖直细线系于杆上OB中点D使杆保持水平，整个装置处在水平向右的匀强电场中，电场强度E＝5×104N/C。不计一切阻力，取g＝10m/s2，求：

（1）细线对杆的拉力大小；

（2）若将细线烧断，当轻杆转过90°时，A、B两小球电势能总的变化量；

（3）细线烧断后，在杆转动过程中小球A的最大速度。