Question

（1）a、在用電流場模擬靜電場描繪電場等勢線的實驗中，給出下列器材，ab處的電源應選用

B

，電表X應選用

D

．（用字母表示）．
A．6V的交流電源
B．6V的直流電源
C．100V的直流電源
D．量程0～0.5V，零刻度在刻度盤中央的電壓表
E．量程0～300μA，零刻度在刻度盤中央的電流表
b、該實驗裝置如圖1所示，如果以c、d兩個電極的連線為x軸，以c、d連線的中垂線為y軸，并將一個探針固定置于 y軸上的某一點，合上開關S，而將另一探針由O點左側沿x軸正方向移到O點右側的過程中，則電表X的指針與零刻度夾角的變化情況是

D

．
A．逐漸增大    B．逐漸減小C．先變大后變小     D．先變小后變大
（2）南水北調應急供水工程關鍵項目PCCP（預應力鋼筋混凝土管）管道工程已在部分標段安裝成功．兩名參加社會活動的中學生想了解一些有關南水北調工程的信息，但到達工地時工程已竣工．在待清理的廢棄物中，一塊從PCCP管道內壁脫落下來的圓弧形物體（如圖2所示）引起了他們的注意．二人決定利用隨身攜帶的玻璃球和手表，通過對圓弧形物體的測量來確定PCCP管道的直徑．在測量過程中有以下步驟：
（1）反復調整脫落物體各邊的高度，將玻璃球放在物體上時，玻璃球能靜止在最低點．
（2）讓玻璃球從物體的某一位置由靜止釋放，并用手表從玻璃球經過

最低點

（填“最高點”或“最低點”）開始計時．
（3）若當地的重力加速度為g，玻璃球完成n次全振動的時間為t，則PCCP管的直徑表達式為

d=

gt2

2n2π2

；已知g=π²，玻璃球在1分鐘內完成20次全振動，則管徑d=

4.5

m．．

Answer 1

分析：（1）電勢相等的點連接起來就是等勢線，要描繪此線，需要電源與電壓表．電源要分正負即為直流電源，確保電勢的高低；而電壓表要零刻度在中央．由等量異種電荷所形成的電場的電場線，可得知等勢線的分布情況．所以可知電壓表的指針先變小后變大．
（2）利用小球在圓弧軌道的運動時間，借助于簡諧運動的周期與擺長的關系，可求出PCCP管的直線．

解答：解：（1）電源是能確定電勢的高低，所以必須是直流電源，只要有電壓即可，所以選擇低壓直流電．故選B；
由于尋找電勢的高低，因此需要電壓表即可，故選D；
因為電場線與等勢線互相垂直，所以y軸同一等勢線上，另一探針由O點左側沿x軸正方向移到O點右側的過程中，兩探針之間的電壓值先變小，后變大．因此可知電壓表的指針先變小，后變大，故選D
（2）由簡諧運動的周期公式T=2π

R g

，可求出小球運動軌跡對應的圓弧半徑．
 因此，玻璃球從物體的某一位置由靜止釋放，并用手表從玻璃球經過最低點開始計時，讀出n個周期對應的時間t．從而算出小球運動的周期為：T=

t

n

則PCCP管的直徑表達式為：d=2R=2×

gT2

4π2

所以直徑為：d=

gt2

2n2π2

代入數據可求出，直徑為d=4.5m；
故答案為：（1）B； D；D．
          （2）最低點；d=

gt2

2n2π2

； d=4.5m．

點評：（1）通過實驗描繪出等勢線，從而去體會等量異種電荷的電場線的分布及與等勢線的關系．
（2）巧用簡諧運動來間接去測量出圓弧對應的半徑，但注意的是，小球運動的圓弧長不能太大，否則就不符合周期公式的條件．