物理選修3-1靜電場計算題

1、1.在一個點電荷 Q的電場中，Ox坐標(biāo)軸與它的一條電場線重合，坐標(biāo)軸上A、B兩點的1 B 12中直線a，b所示，放坐標(biāo)分別為2.0m和5.0m。放在A、B兩點的試探電荷受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同，電場力的大小跟試探電荷所帶電量的關(guān)系圖象如圖 在A點的電荷帶正電，放在 B點的電荷帶負電。A H*求：（1）B點的電場強度的大小和方向。（2）試判斷點電荷Q的電性，并說明理由。（3）點電荷Q的位置坐標(biāo)?！窘馕觥浚海?）由圖可知，B點的電場強度eb =2.5N/C，方向指向x負方向。q同理A點的電場強度Ea=40N/C，方向指向x正方向。（2）點電荷Q應(yīng)位于A、B兩點之間，帶負電荷。（3）設(shè)點

2、電荷Q的坐標(biāo)為x，由點電荷的電場E= k-Q2可知rEb _(x 一2)如圖所示，O點固定，絕緣輕細桿I，A端粘有一帶正電荷的小球，電量為q，質(zhì)量為m水平方向的勻強電場的場強為E，將小球拉成水平后自由釋放，求在最低點時絕緣桿給小 球的力?！窘馕觥?以小球為研究對象，從 A到B過程中，由動能定理得： mgl+Eql=mvB2/2-0當(dāng)小球到達B點時，對小球受力分析，則在豎直方向上：T-mg= mvB2/I由式解得T= 3mg+2Eq =25圖8BEA =(5-x)2 =4Q3 質(zhì)量m= 5X10 如圖所示，絕緣水平面上靜止著兩個質(zhì)量均為m，電量均為+Q的物體A和B (A、B 均可視為質(zhì)點)，它們

3、間的距離為r，與平面間的動摩擦因數(shù)均為(1，求：(1) 圖示A、B靜止時A受的摩擦力為多大？ (2) 如果將A的電量增至+4Q，兩物體開始運動，當(dāng)它們的加速度第一次為零時，A、B各kg的帶電粒子以vo= 2m/s的速度從水平放置的平行金屬 板A、B中央水平飛入板間，如右圖所示，已知板長L= 10cm,板間距離d =2cm, 當(dāng)Uab = 1000V時，帶電粒子恰好沿直線穿過板間，貝U:(1) 該粒子帶什么電？電荷量是多少？(2) 當(dāng)板間電壓在什么范圍內(nèi)時，此帶電粒子能從板間飛出？【解析】，A(1 )帶電粒子在水平放置的平行金屬板間受電場力和重力作用，當(dāng)帶電片Q %W 也 HB粒子帶負點且滿足q

4、E=mg即"的條件時，帶電粒子恰卜L好沿直線穿過板間。所以： mfiC J時，粒子向上方偏移;時，粒子向下方偏移。滿足條件:代入上兩式解得U1=1800V，U=200V,即當(dāng)板間電壓滿足200V <U-1800V運動了多遠？【解析】(1) fA=KQ/r2(2)加速度為零時,對A或B: 4KQ/ -八-i mg=0, r，=2QABms時。帶電粒子能從板間飛出。任一時刻A、B的加速度大小相同，故A B各自運動了5 質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球從距地面高為 h處以一定的初速度水平拋出在距拋出 點水平距離為I處，有一根管口比小球直徑略大的上下都開口的豎直細管，管的上口距地面1h.為

5、使小球能無碰撞地從管子中通過，可在管子上方的整個區(qū)域里加一個電場強度方向2水平向左的勻強電場，如圖所示.求：小球的初速度Vo、電場強度E的大小及小球落地時的動能Ek.【解析】：小球能無碰撞地通過管子，則小球落至管口時無水平方向的分速度，即速度只能 豎直向下.令小球運動至管口的時間為t ,則豎直方向：2gt2 2水平方向：v0 qEt -0mv0 = 2al = 2qEIm綜合有V°0g12mglqhSi=mgh-qSl由動能定理得：代入Vo及E有Ek = mgh .6 、如圖所示，空間存在著強度E=2.5 X 102N/C方向豎直向上的勻強電場，在電場內(nèi)一長為L=0.5m的絕緣細線，

6、一端固定在O點，一端拴著質(zhì)量n=0.5kg、電荷量q=4X 10 2C的小球.現(xiàn)將細線拉直到水平位置，使小球由靜止釋放，當(dāng)小球運動最高點時細線受到的拉力恰 好達到它能承受的最大值而斷裂.取g=10m/s2.求：(1) 小球的電性；(2) 細線能承受的最大拉力；(3) 當(dāng)小球繼續(xù)運動后與 O點水平方向距離為L時, 的高度.【解析】：(1)由小球運動到最高點可知，小球帶正電(2 )設(shè)小球運動到最高點時速度為 v,對該過程由動能定理有，(qE _mg)L = - mv222在最高點對小球由牛頓第二定律得，F(xiàn)rmg-qEnm*由式解得，F(xiàn)t=15N(3) 小球在細線斷裂后，在豎直方向的加速度設(shè)為a，則

7、a = qE _mg m設(shè)小球在水平方向運動 L的過程中，歷時t，則L= vt 設(shè)豎直方向上的位移為 s，則s二丄at22由解得，s=0.125m小球距O點高度為s+L=0.625m.7 質(zhì)量m=2.0 x10-4kg、電荷量q=1.0 M0-6C的帶正電微粒靜止在空間范圍足夠大的勻強電 場中，電場強度大小為Ei 在t=0時刻，電場強度突然增加到E2=4.0 >103N/C，場強方向保持不變.到t=0.20s時刻再把電場方向改為水平向右，場強大小保持不變. 取g=10m/s2.求:(1) 原來電場強度 Ei的大小？(2) t=0.20s時刻帶電微粒的速度大小？(3) 帶電微粒運動速度水平

8、向右時刻的動能？【解析】(1)當(dāng)場強為Ei的時候，帶正電微粒靜止，所以mg=Eiq所以 Et =瞬=2.0 103 N /Cq(2) 當(dāng)場強為E2的時候，帶正電微粒由靜止開始向上做勻加速直線運動，設(shè)0.20s后的速度為v,由動量定理有(E2q-mg)t = mv ,解得：v=2m/s(3) 把電場E2改為水平向右后，帶電微粒在豎直方向做勻減速運動，設(shè)帶電微粒速度達到水平向右所用時間為tt,貝U 0-vt=-gt t,解得：tt =0.20s設(shè)帶電微粒在水平方向電場中的加速度為a2,根據(jù)牛頓第二定律q E2=ma2 ,解得：a2=20m/s2設(shè)此時帶電微粒的水平速度為v2, v2=a2b，解得：v2=4.0m/s設(shè)帶電微粒的動能為 Ek, Ek=lmv2=1.6 X0-3J28 如圖所示，一質(zhì)量為m = 1.0 W kg,帶電量為q = 1.0 W"6 C的小球，用絕緣細線懸掛在水平向右的勻強電場中，假設(shè)電場足夠大，靜止時懸線向左與豎直方向成60。角.小2位有效數(shù)字.E球在運動過程電量保持不變，重力加速度g = 10 m/s2 .結(jié)果保留(1) 求電場強度E(2) 若在某時刻將細線突然剪斷，求經(jīng)過1s時小球的速度v 【解析】(2)小球的電場力F =qE由平衡條件得：F =mgtan 0解得電場