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高中三年级物理

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首页 高中三年级物理知识 力矩的平衡 电势能 试题正文
  • 计算题
    如图甲所示，质量均为m的、可视为质点的两个带电小球A，B被固定在弯成90°角的绝缘轻杆两端，OA和OB的长度均为L，可绕过O点的、与纸面垂直的水平轴无摩擦的转动，空气的作用力不计。已知A球带电量qA=+q，B球带电量qB=+3q，绝缘轻杆、A和B组成的系统在竖直向下的匀强电场中处于平衡状态，杆OA与竖直方向的夹角θ=53°，静电力常量用K表示，sin53°=0.8，cos53°=0.6。试求：
    (1)竖直向下的匀强电场的场强E；
    (2)将带正电的、也可视为质点的小球C从无限远处缓慢地移入，使绝缘轻杆缓慢地转动，在小球C到轴O的正下方L处时。恰好使杆OA（与竖直方向的夹角θ=45°）处于平衡状态，如图乙所示，小球C带电量qC；
    (3)在(2)的条件下，若已知小球C从无限远处缓慢地移到轴O的正下方L处的过程中，小球C克服匀强电场的电场力做功为W1，小球A，B，C之间的库仑力做功为W2，则在这个过程中匀强电场和小球A，B，C组成的整个系统的电势能变化量△W为多少？

    本题信息：2011年上海模拟题物理计算题难度极难 来源:马凤霞
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本试题 “如图甲所示，质量均为m的、可视为质点的两个带电小球A，B被固定在弯成90°角的绝缘轻杆两端，OA和OB的长度均为L，可绕过O点的、与纸面垂直的水平轴无摩擦的转...” 主要考查您对

力矩的平衡

电势能

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  • 力矩的平衡
  • 电势能
力矩和力偶：

①力臂：从转动轴到力的作用线的距离。
②力矩：力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩，用M表示，单位牛米（N·m）。
③力偶：力学上把作用在同一物体上的大小相等，方向相反、不共线的两个平行力组成的力系称为力偶。
④力偶矩：力学中，用力偶中的任一力的大小与力偶臂的乘积再冠以相应的正、负号，作为力偶使物体转动效应的度量，成为力偶矩，用M表示，单位牛米（N·m）。

力矩的平衡条件：

有固定转动轴的物体的平衡条件是力矩的代数和等于零，即M合=M1+M2+M3+…=0。

刚体平衡的条件：

①在任何外力作用下，大小和形状不变的物体，叫做刚体。
②刚体的平衡条件是合力为零，合力矩为零，即∑F=0，∑M=0。

电势能：





电势能大小的比较方法：

1．由公式判断
设当时，，即；当时，可总结为正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小。
2．做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷) 从电势能较大的地方移向电势能较小的地方。反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方。


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