Question

如圖(a)所示，ABCD為一液體槽，AB、CD面為銅板，BC、AD面及底面為絕緣板，槽中盛滿導電液體(設該液體導電時不發生電解)。現用質量不計的細銅絲在下端固定一鐵球構成一單擺，銅絲的上端固定在O點，下端穿出鐵球使得單擺擺動時細銅絲始終與導電液體接觸，過O點的豎直線剛好在AD邊的垂直平分面上。在銅板AB、CD面上接上圖示電源，電源內阻可忽略，電動勢E = 8V，將電源負極和細銅絲的上端點分別連接到記憶示波器的地和y輸入端(記憶示波器的輸入電阻可視為無窮大)。現將擺球拉離平衡位置使其在垂直于AB、CD面上振動，閉合開關s，就可通過記憶示波器觀察擺球的振動情況。圖(b)為某段時間內記憶示波器顯示的擺球與CD板之間的電壓波形；根據這一波形
  (1) 求單擺的擺長(取²等于10，g取10 m／s²)；   
  (2) 設AD邊長為4 cm，則擺球擺動過程中偏離CD板的最大距離為多大?
  

Answer 1

解：(1)鐵球不帶電，且導電液體不發生電解，故此單擺受 重力和拉力， 則有單擺周期公式得L=25 cm (2)由圖象可知O與地之間的最大電壓U_l=6V。 銅板AB和CD問場強E=U／d = 200 V／m 則球與CD間距=U₁／E=3cm