6.(2010北京崇文二模)如图所示,在绝缘的水平面上,相隔2L的,4B两点固定有两个电量均为Q的正点电荷,G、O、D是AB连线上的三个点,O为连线的中点,CO=OD=
。一质量为m、电量为q的带电物块以初速度v0从c点出发沿AB连线向B运动,运动过程中物块受到大小恒定的阻力作用,但在速度为零时,阻力也为零。当物块运动到O点时,物块的动能为初动能的n倍,到达D点刚好速度为零,然后返回做往复运动,直至最后静止在O点。已知静电力恒量为k,求:
(1)AB两处的点电荷在c点产生的电场强度的大小;
(2)物块在运动中受到的阻力的大小;
(3)带电物块在电场中运动的总路程。
![]()
解:(1)设两个正点电荷在电场中C点的场强分别为E1和E2,在C点的合场强为EC
(2)带电物块从C点运动到D点的过程中,先加速后减速。AB连线上对称点
,电场力对带电物块做功为零。设物块受到的阻力为
由动能定理
(3)设带电物块从C到O点电场力做功为W电,电动能定理
设带电物块在电场中运动的总路程为S,由动能定理
5.(2010年莆田市3月质检)匀强电场中的三点是一个三角形的三个顶点
、
、
,
的长度为1m,
为
的中点,如图所示。已知电场线的方向平行于
所在平面。
、
、
三点的电势分别为14V、6V和2V。一电量为
C的正电荷从
点移动到
点电场力所作的功为
,场强大小为
,则( )
A.
,
8V/m
B.
,
6V/m
C.
,![]()
8V/m
D.
,![]()
6V/m
[答案]A[解析]在匀强电场中,沿着任意一条直线,电势的降落是均匀的,因此D点的电势为10V,
、
两点电势差为8V,
,
,其中d是垂直于电场方向的长度,因为两直线间距离垂线最短,所以
8V/m,A正确。
4.
(2010年泉州市3月质检)如图所示,实线为电场线,虚线为带电粒子(不计重力)的运动轨迹,电场中A、B两点的电势分别为
、
,粒子在A、B两点的速度大小分别为
、
,加速度大小分别为
、
,电势能分别为
、
,则下列关系中正确的
A.
B.![]()
C.
D.![]()
[答案]C[解析]沿电场线方向电势降低,A错误;粒子受到斥力的作用,速度减小,电势能增加,B、错误,D电场线越密,表示场强越大,C正确。
3.(2010年龙岩市 3月质检)一个负点电荷从电场中M点由静止释放后,只在电场力作用下沿电场线运动到N点,其运动的速度-时间图象如右图所示。则M、N两点所在区域的电场线分布情况可能是以下哪一种
![]()
[答案][解析]从速度时间图像可以看出,速度越来越大、加速度越来越大,C正确。
2.(2010年3月汕头一模)如图所示用三根长度相同的绝缘细线将三个
带电小球连接后悬挂在空中.三个带电小球质量相等,A球带正电,平衡时三根绝缘细线都是直的,但拉力都为零.则
A.B球和C球都带正电荷
B.B球带负电荷,C球带正电荷
C.B球和C球所带电量不一定相等
D.B球和C球所带电量一定相等
[答案]D[解析]以带电小球B为研究对象,带电小球B一定受A的吸引、C的排斥,所以A、B电性相反,B、C电性相同,所以A、B错误;带电小球A对B、C的吸引力一定相等,可知B球和C球所带电量一定相等,C错误,D正确。
1.(2010北京东城区一模)
两个板长均为L的平板电极,平行正对放置,相距为d,极板之间的电势差为U,板间电场可以认为是均匀的。一个α粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板边缘。已知质子电荷为e,质子和中子的质量均视为m,忽略重力和空气阻力的影响,求:
(1)极板间的电场强度E;
(2)α粒子的初速度v0。
[解析]
(1)板间场强E=
(2)α粒子(2e,4m)受电场力F=2eE =
α粒子加速度a=
=
根据d=
at2 L=v0t
解得v0=![]()
23.(安徽卷)如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m。一不带电的绝缘小球甲,以速度υ0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10m/s2。(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)
![]()
(1) 甲乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离;
(2)在满足(1)的条件下。求的甲的速度υ0;
(3)若甲仍以速度υ0向右运动,增大甲的质量,保持乙的质量不变,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。
答案:(1)0.4m (2)
(3)
<
<![]()
解析:
(1)在乙恰好能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为
,乙离开D点达到水平轨道的时间为t,乙的落点到B点的距离为
,则
①
②
③
联立①②③得:
④
(2)设碰撞后甲、乙的速度分别为
、
,根据动量守恒和机械能守恒定律有:
⑤
⑥
联立⑤⑥得:
⑦
由动能定理得:
⑧
联立①⑦⑧得:
⑨
(3)设甲的质量为M,碰撞后甲、乙的速度分别为
、
,根据动量守恒和机械能守恒定律有:
(10)
(11)
联立(10)(11)得:
(12)
由(12)和
,可得:
<
(13)
设乙球过D点的速度为
,由动能定理得
(14)
联立⑨(13)(14)得:
<
(15)
设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为
,则有
(16)
联立②(15)(16)得:
<
<![]()
22.(安徽卷)如图1所示,宽度为
的竖直狭长区域内(边界为
),存在垂
直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示),电场强度的大小为
,
表示电场方向竖直向上。
时,一带正电、质量为
的微粒从左边界上的
点以水平速度
射入该区域,沿直线运动到
点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的
点。
为线段
的中点,重力加速度为g。上述
、
、
、
、
为已知量。
![]()
(1)求微粒所带电荷量
和磁感应强度
的大小;
(2)求电场变化的周期
;
(3)改变宽度
,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求
的最小值。
解析:
(1)微粒作直线运动,则
①
微粒作圆周运动,则
②
联立①②得
③
④
(2)设粒子从N1运动到Q的时间为t1,作圆周运动的周期为t2,则
⑤
⑥
⑦
联立③④⑤⑥⑦得
⑧
电场变化的周期
⑨
(3)若粒子能完成题述的运动过程,要求
d≥2R (10)
联立③④⑥得
(11)
设N1Q段直线运动的最短时间为tmin,由⑤(10)(11)得
![]()
因t2不变,T的最小值
![]()
21.(安徽卷)如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,
为定值电阻,
、![]()
为可调电阻,用绝缘细线将质量为
、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S,小
球静止时受到悬线的拉力为F。调节
、
,关于F的大小判断正确的是
![]()
A.保持
不变,缓慢增大
时,F将变大
B.保持
不变,缓慢增大
时,F将变小
C.保持
不变,缓慢增大
时,F将变大
D.保持
不变,缓慢增大
时,F将变小
答案:B
解析:保持R1不变,缓慢增大R2时,由于R0和R2串联,R0两端的电压减小,即平行板
电容器的两个极板的电压U减小,带电小球受到的电场力
减小, 悬线
的拉力为
将减小,选项B正确,A错误。保持R2不变,缓慢增大R1
时,R0两端的电压不变,F电不变,悬线的拉力为F不变,C、D错误。
20.(安徽卷)如图所示,在
平面内有一个以
为圆心、半径R=0.1m的圆,P为
圆周上的一点,
、
两点连线与
轴正方向的夹角为
。若空间存在沿
轴负方向
的匀强电场,场强大小
,则
、
两点的电势差可表示为
![]()
A. ![]()
B. ![]()
C. ![]()
D. ![]()
答案:A
解析:在匀强电场中,两点间的电势差U=Ed,而d是沿场强方向上的距离,所以
,故:
,选项A正确。
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