静电场应用题__附答案详解.doc

《静电场应用题__附答案详解.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、3、如图所示，空间存在着强度E=2.5×102N/C方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为L=0.5m的绝缘细线，一端固定在O点，一端拴着质量m=0.5kg、电荷量q=4×10－2C的小球.现将细线拉直到水平位置，使小球由静止释放，当小球运动最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂.取g=10m/s2.求：  （1）小球的电性；    （2）细线能承受的最大拉力；  （3）当小球继续运动后与O点水平方向距离为L时，小球距O点的高度.解析：（1）由小球运动到最高点可知，小球带正电（2分）（2）设小球运动到最高点时速度为v，对

2、该过程由动能定理有，①（2分）在最高点对小球由牛顿第二定律得，②（2分）由①②式解得，FT=15N（1分）（3）小球在细线断裂后，在竖直方向的加速度设为a，则③（2分）设小球在水平方向运动L的过程中，历时t，则L=vt④（1分）设竖直方向上的位移为s，则⑤（1分）由①③④⑤解得，s=0.125m（2分）∴小球距O点高度为s+L=0.625m.（1分）4、如图所示．半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有质量为m的带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，珠子所受静电力是其重力的3/4倍．将珠子从环上最低点A静止释放，求珠子所能

3、获得的最大动能Ek.。解：珠子沿圆环先做加速运动，后做减速运动，设其运动至跟圆心连线与竖直方向的夹角为时，切向合力为零，珠子在此位置时速度最大，动能最大，则有所以，则，由动能定理Ekm＝qE·rsinmgr（1cos）=mgr/45、如图所示，水平地面上方分布着水平向右的匀强电场。一“L”形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中。管的水平部分长为l1=0.2m，离水平面地面的距离为h=5.0m，竖直部分长为l2=0.1m。一带正电的小球从管的上端口A由静止释放，小球与管间摩擦不计且小球通过管的弯曲部分（长度极短可不计）时没有能量损失，小球在

4、电场中受到的电场力大小为重力的一半。求：⑴小球运动到管口B时的速度大小；⑵小球着地点与管的下端口B的水平距离。(g=10m/s2)BA解：⑴在小球从A运动到B的过程中，由动能定理得：①②联立①②两式解得：③⑵小球离开B点后，设水平方向的加速度为a，位移为x，在空中运动的时间为t，水平方向有：④⑤竖直方向有：⑥由③~⑥式，并代入数据可得：x=4.5m6、在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一匀强电场，场强大小E=6×105N/C，方向与x轴正方向相同，在O处放一个带电量q=－5×10－8C，质量m=10g的绝缘

5、物块。物块与水平面间的滑动摩擦系数μ=0.2，沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2m/s，如图所示，求物块最终停止时的位置。（g取10m/s2）答案：物块最后停在x=－0.2m处。解：物块在电场中先向右做匀减速运动至速度为零，设位移为s1，由动能定理有：(qE+μmg)s1=mv2——（3分）得：s1=0.4m（2分）由于qE>μmg（2分）所以，物块接着向左做匀加速运动，从O点离开电场后再匀减速直至停止运动。物块运动全过程列动能定理方程有：μmg（2s1+s2）=mv2（4分）解得：s2=0.2m（3分）7、如图所示，一根长L＝1.

6、5m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E＝1.0×105N/C、与水平方向成θ＝30°角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q＝+4.5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q＝+1.0×10一6C，质量m＝1.0×10一2kg。现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动。（静电力常量k＝9.0×109N·m2／C2，取g＝l0m/s2)⑴小球B开始运动时的加速度为多大？⑵小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大？⑶小球B从N端运动到距M端的高度h2＝0.6lm时，速度为v＝1.0m/

7、s，求此过程中小球B的电势能改变了多少？解：（1）开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得ABMNEθ　　　　　①解得②代入数据解得：a=3.2m/s2③(2)小球B速度最大时合力为零，即　　　　　　　　　④解得　　　　　　　　⑤代入数据解得h1=0.9m⑥(3)小球B从开始运动到速度为v的过程中，设重力做功为W1，电场力做功为W2，库仑力做功为W3，根据动能定理有　　　　　　　　⑦W1＝mg（L-h2）⑧W2=-qE(L-h2)sinθ⑨解得　　　　　⑩设小球的电势能改变了ΔEP，则ΔEP＝－

8、（W2＋W3）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ΔEP＝8.2×10－2J　　　　　　　　　　　　　　　8、如图所示的装置，U1是加速电压，紧靠其右侧的是两块彼此平行的水平金属板。板长为L，两板间距离为d，一个质