如圖所示,在同一條豎直線上,有電荷量均為Q的A、B兩個(gè)正點(diǎn)電荷,GH是它們連線的垂直平分線。另有一個(gè)帶電小球C,質(zhì)量為m、電荷量為+q(可視為點(diǎn)電荷),被長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕細(xì)線懸掛于O點(diǎn),現(xiàn)在把小球C拉起到M點(diǎn),使細(xì)線水平且與 A、B處于同一豎直面內(nèi),由靜止開始釋放,小球C向下運(yùn)動(dòng)到GH線上的N點(diǎn)時(shí)剛好速度為零,此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角θ= 30º。試求:

(1)在A、B所形成的電場(chǎng)中,M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,并指出M、N哪一點(diǎn)的電勢(shì)高。
(2)若N點(diǎn)與A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷所在位置正好形成一個(gè)邊長(zhǎng)為a的正三角形,則小球運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)瞬間,輕細(xì)線對(duì)小球的拉力FT(靜電力常量為k)。
(1)UMN =,N點(diǎn)電勢(shì)要高(2)

試題分析:(1)帶電小球C在A、B形成的電場(chǎng)中從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中,重力和電場(chǎng)力做功,但合力功為零,則    qUMN+mglcosθ=0               
所以     UMN =                        
即M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小 
且N點(diǎn)的電勢(shì)高于M點(diǎn)的電勢(shì)。
(2)在N點(diǎn),小球C受到重力mg、細(xì)線的拉力FT以及A和B分別對(duì)它的斥力FA和FB四個(gè)力的作用如圖所示,且沿細(xì)線方向的合力為零(向心力為零)。則


又   
得            
點(diǎn)評(píng):此類題型考察了通過(guò)牛頓第二定律列平衡方程式,通過(guò)庫(kù)侖定律求解庫(kù)侖力,最終通過(guò)正交分解法求出相關(guān)物理量。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(16分)如圖所示,在xoy平面的第四象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E,第一象限存在一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于xoy平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場(chǎng)上邊界與x軸正向夾角θ=30°,直線MN與y軸平行,N點(diǎn)坐標(biāo)為(L,0),現(xiàn)從MN上的P點(diǎn)無(wú)初速度釋放質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電粒子,不計(jì)粒子的重力,求:

(1)若粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后將垂直于上邊界射出磁場(chǎng),求PN之間的距離;
(2)若粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后能再次回到電場(chǎng)中,則PN之間的距離應(yīng)滿足什么條件?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

如圖所示,質(zhì)量為m,電量為q的小球以某一速度與水平成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),若微粒在復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng),則粒子帶______電,電場(chǎng)強(qiáng)度E=__________.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(20分)如圖(甲)所示,A、B為兩塊距離很近的平行金屬板,板中央有小孔O和O',一束電子以初動(dòng)能E0=120eV,從小孔O不斷地垂直于A板射入A、B之間,在B板右側(cè),平行金屬板M、N關(guān)于OO'連線對(duì)稱放置,在M、N之間形成一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),金屬板長(zhǎng)L=2×10-2m,板間距離d=4×10-3m,偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)所加電壓為u2=20V,現(xiàn)在A、B兩板間加一個(gè)如圖(乙)所示的變化電壓u1,在t=0到t=2s的時(shí)間內(nèi),A板電勢(shì)低于B板,則在u1隨時(shí)間變化的第一個(gè)周期內(nèi):

(1)在哪段時(shí)間內(nèi)射入A板的電子可從B板上的小孔O'射出?
(2)在哪段時(shí)間內(nèi)射入A板的電子能從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右側(cè)飛出?
(由于A、B兩板距離很近,可認(rèn)為電子穿過(guò)A、B板所用的時(shí)間極短,可不計(jì)。)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)在足夠大的絕緣光滑水平面上有一質(zhì)量m=1.0×10-3kg、帶電量q=1.0×10-10C的帶正電的小球,靜止在O點(diǎn)。以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn),在該水平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系Oxy。在t0=0時(shí)突然加一沿x軸正方向、大小E1=2.0×106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng),使小球開始運(yùn)動(dòng)。在t1=1.0s時(shí),所加的電場(chǎng)突然變?yōu)檠貀軸正方向、大小E2=2.0×106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在t2=2.0s時(shí)所加電場(chǎng)又突然變?yōu)榱硪粋(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)E3,使小球在此電場(chǎng)作用下在t3=3.0s時(shí)速度變?yōu)榱。求?br />
(1)在t1=1.0s時(shí)小球的速度v1的大;
(2)在t2=2.0s時(shí)小球的位置坐標(biāo)x2、y2;
(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)E3的大;
(4)請(qǐng)?jiān)趫D的坐標(biāo)系中繪出該小球在這3s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖水平面的上方有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),平面上靜止著質(zhì)量為M的絕緣物塊,一質(zhì)量是m的帶正電彈性小球,以水平速度v與物塊發(fā)生碰撞,并以原速率返回,彈回后僅在電場(chǎng)力和重力的作用下沿著虛線運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是(     )
A.彈回后球的機(jī)械能守恒
B.彈回后軌跡是拋物線
C.彈回后機(jī)械能與電勢(shì)能的總和守恒
D.彈回后動(dòng)能增加.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

如圖所示,質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣絲線懸掛于O點(diǎn),并處在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中,小球靜止時(shí)絲線與豎直方向夾角為θ,若剪斷絲線,則小球的加速度大小為       ,方向         

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

分如圖所示,直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi),在水平的x軸下方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直xOy平面向里,電場(chǎng)線平行于y軸.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電荷的小球,從y軸上的A點(diǎn)水平向右拋出.經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng),恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從x軸上的N點(diǎn)第一次離開電場(chǎng)和磁場(chǎng),MN之間的距離為L(zhǎng),小球過(guò)M點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸正方向夾角為θ.不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,求:

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向;
(2)小球從A點(diǎn)拋出時(shí)初速度v0的大;
(3)A點(diǎn)到x軸的高度h.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xoy內(nèi),第I象限的等腰直角三角形MNP區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),y<0的區(qū)域內(nèi)存在著沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從電場(chǎng)中Q(-2h,-h(huán))點(diǎn)以速度υ0水平向右射出,經(jīng)坐標(biāo)原點(diǎn)O處射入第I象限,最后以垂直于PN的方向射出磁場(chǎng)。已知MN平行于x軸, N點(diǎn)的坐標(biāo)為(2h,2h),不計(jì)粒子的重力,求:

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B;
(3)粒子磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.

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