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          類比是研究問題常用的方法。
          (1)如圖1所示,在地面上方,將質量為m的小球用長為l的細線懸掛起來,組成一個單擺。把小球拉離平衡位置后釋放,讓其做偏角很小的振動。已知地球質量為M,小球到地心的距離為r,萬有引力常量為G。求小球所在處的重力加速度g及單擺振動的周期T1
          (2)2022年10月31日夢天實驗艙成功發射,并于11月1日與空間站對接后實現在軌運行。若將圖2所示的裝置置于在軌運行的夢天實驗艙中,利用夢天實驗艙的微重力環境,研究庫侖力作用下的振動。
          圖2中,質量為m、電荷量為-q的帶電小球用長為l的絕緣細線懸掛起來,在其正下方固定一個電荷量為+Q的均勻帶電大球,把小球拉離平衡位置后釋放,在大球的庫侖力作用下小球做偏角很小的振動。由于振動過程中細線偏角很小,可認為小球到固定帶電大球中心的距離始終為r,且小球受到大球的庫侖力方向不變,帶電小球的振動類似于重力場中單擺的振動。
          已知靜電力常量為k,類比單擺在地面附近的振動,求帶電小球在夢天實驗艙中的振動周期T2
          (3)在歷史上,庫侖曾用類似圖2中的實驗研究了異種電荷間吸引力與距離的關系。下面我們就追尋歷史的腳步,用圖2中的裝置驗證庫侖力大小與電荷間距離的平方成反比。請說明實驗驗證的思路。

          【答案】(1)小球在地球表面附近的重力加速度為
          GM
          r
          2
          ;單擺振動的周期為
          2
          πr
          l
          GM

          (2)帶電小球在夢天實驗艙中的振動周期為
          2
          πr
          ml
          k
          Q
          q

          (3)實驗驗證的思路見解析。
          【解答】
          【點評】
          聲明:本試題解析著作權屬菁優網所有,未經書面同意,不得復制發布。
          發布:2024/6/27 10:35:59組卷:123引用:1難度:0.5
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            發布:2024/10/24 5:0:2組卷:115引用:1難度:0.5
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            發布:2024/10/25 2:0:2組卷:90引用:2難度:0.7
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            發布:2024/10/11 14:0:2組卷:72引用:3難度:0.7
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