30.真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中,若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放,运动中小球的速度与竖直方向夹角为37°(取sin37°=0.6;cos37°=0.8)。现将该小球从电场中某点以初速度υ0竖直向上抛出。求运动过程中
⑴小球受到的电场力的大小及方向;
⑵小球从抛出点至最高点的电势能变化量;
⑶小球的最小动量的大小及方向。
⑴Fe=mgtan37°=
mg 电场力的方向水平向右。
⑵小球沿竖直方向做匀减速运动,速度为υy
υy=υ0-gt
沿水平方向做初速度为0的匀加速运动,加速度为ax
ax=
=
g
小球上升到最高点的时间t=
,此过程小球沿电场方向位移
sx=
=
电场力做功W=Fesx=![]()
小球上升到最高点的过程中,电势能减少
。
(3)小球受qE、mg的合力F合与竖直方向夹角为37°,斜向右下方,为一恒力,用此合力F合代替重力场中的重力,而小球的运动方向与F合夹角为143°,则小球的运动可看作类斜上抛运动。当小球在此“类重力场”中上升到“最高点”时,其沿合力的方向的分速度υ1=υ0·cos37°=0,其与合力垂直的方向的分量υ2=υ0·sin37°=
υ0,而υ2即为小球速度的最小值υmin=υ2=
υ0,故小球的最小动量为Pmin=mυmin=
mυ0,最小动量的方向与电场方向夹角为37°,斜向上。
29.如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O。用一根长度为
=0.40m的绝缘细线把质量为m=0.10kg,带正电荷的金属小球悬挂在O点,小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角为θ=37°。现将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放,求:
⑴小球运动通过最低点C时的速度大小。
⑵小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小。![]()
(g取10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80)
28.如图所示,质量为m,带电荷量为q(q>0)的小球,用一长为L的绝缘细线系于一匀强电场中的O点,电场方向竖直向上,电场强度为E,
(1)试讨论小球在最低点要以多大的水平速度υ0运动,才能使带电小球在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动?[有三种可能⑴qE=mg,小球可以任意速率在竖直平面内绕O点做圆周运动;
⑵qE>mg,小球在最低点受到的绳子的拉力为T,则有T+qE-mg=m
,且T=0,
解得υ0=![]()
⑶qE<mg,小球在最高点时速度υ',所受绳子的拉力为T'。则有mg+T'-qE =m
及(qE-mg)2L=
,当T'=0时,υ0=
]
27.
如图所示,一光滑的半圆形瓷碗,半径为R,置于场强为E的匀强电场中,电场线竖直向下,在碗口A处,有一质量为m,带正电、电荷量为q的小球,由静止起滚下,则小球到达碗底B点时,对碗底的压力为 3(mg+Eq)
。
26.如图所示,ab是半径为R的圆的一条直径,该圆处于匀强电场中,电场强度大小为E,方向一定,在圆周所在的平面内将一个带正电q的小球从a点以相同的动能抛出,抛出方向不同时,小球会经过圆周上不同的点,在所有的点中,到达c点时小球的动能最大,已知∠cab=30º,若不计重力和空气阻力,则:
⑴电场方向与ac间的夹角θ多大?
⑵若小球在a点时初速度方向与电场方向垂直,且小球恰好能落在c点,则初动能多大?[θ=∠Oca=∠cab=30º;Ek=
]
25.
如图所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘线系一带电小球,小球的质量为m、电荷量为q。为了保证当丝线与竖直方向的夹角为θ=60°时,小球处于平衡状态,则匀强电场的电场强度大小可能为( ACD )
A.
B.
C.
D.![]()
24.
如图所示,a、b是两个用等长绝缘细线悬挂的、质量相同的带电小球,在它们的左边放上一个带正电的小球c后,悬挂两球的悬线在竖直方向且两球静止。若将小球c取走,a、b两球未接触,则它们静止下来的位置是图中所示的四个图中的哪一个:(
B )
23.两个电荷量分别为Q和4Q的负电荷a、b,在真空中相距为
,如果引入另一点电荷c,正好能使这三个电荷都处于静止状态,试确定电荷c的位置、电性及它的电荷量。
22.
喷墨打印机的结构简图如图所示,其中墨盒可以发出墨汁微滴,其半径约为10-5m,此微滴经过带电室时被带上负电,带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制,。带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场,带电微滴经过偏转电场发生偏转后,打到纸上,显示出字体。无信号输入时,墨汁微滴不带电,径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒。设偏转板板长1.6cm,两板间的距离为0.50cm,偏转板的右端距纸3.2cm,若一个墨汁微滴的质量为1.6×10-10kg,以20m/s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场,两偏转板间的电压是8.0×103V,若墨汁微滴打到纸上的点距原射入方向的距离是2.0mm,求这个墨汁微滴通过带电室带的电量是多少?(不计空气阻力和重力,可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部,忽略边缘电场的不均匀性。)为了使纸上的字体放大10%,请你分析提出一个可行的方法。[q=1.25×10-13C;;将电压调到8.8×103V或将偏转板与纸的距离增大到3.6cm]
21.
如图所示,是一个说明示波管工作原理的示意图,电子经电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场,离开电场时的偏转量是h,两平行板间的距离为d,电势差U2,板长L,为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量h/U2),可采用的方法是:[ C]
A、增大两板间电势差U2。 B、尽可能使板长L短些。
C、尽可能使板间距离d小些。 D、使加速电压U1升高些。
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