精英家教網(wǎng)如圖所示,在一勻強(qiáng)電場中,豎直面內(nèi)有一正方形ABCD,CD邊與水平面所成的角度為45°,CD邊長為l=1m,電勢φD=11V,φA=6V,φB=1V,ABCD內(nèi)固定一個(gè)半徑R=0.2m的光滑絕緣圓管,圓管的最上端、最下端=最左端和最右端分別為E、F、G、H,在圓管的底部有一質(zhì)量m=1×10-6kg,電荷量為q=-
2
×1
0
-6
 
C的小球從F點(diǎn)以v0=2
3
m/s
的速度在圓管內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)小球的半徑忽略不計(jì),在運(yùn)動(dòng)過程中小球帶電量不變.取g=10m/s2,以下說法正確的是( 。
分析:在勻強(qiáng)電場中沿電場線方向相等距離電勢差相等,則知DB中點(diǎn)電勢為6V,與A點(diǎn)電勢相等,根據(jù)電場線與等勢線垂直,可判斷出電場線方向,由E=
U
d
求出場強(qiáng)的大小,計(jì)算出小球所受的電場力與重力大小,發(fā)現(xiàn)兩者相等,等效的重力方向場沿BC方向,E點(diǎn)速度不是最小,軌跡EH的中點(diǎn)速度最小,根據(jù)動(dòng)能定理求出小球達(dá)到EH中點(diǎn)的速度,與臨界速度相比較,即可判斷管壁對(duì)小球有無作用力.
解答:解:A、因?yàn)镈B中點(diǎn)電勢為6V,與A點(diǎn)電勢相等,所以電場方向水平向右,E=
φB-φD
2
l
=5
2
V/m
,故A錯(cuò)誤.
B、小球所受的電場力大小F=qE=10-5N,重力大小G=mg=10-5N,則qE=mg,所以等效重力場沿BC方向,E點(diǎn)速度不是最小,軌跡EH的中點(diǎn)速度最小;故B錯(cuò)誤.
C、D根據(jù)動(dòng)能定理可算出EH中點(diǎn)的速度:-mg(R+
2
2
R)-qE
2
2
R=
1
2
m
v
2
min
-
1
2
m
v
2
0
,
v
2
min
=4(2-
2
)
,當(dāng)管壁沒有作用力時(shí)的速度為v,
2
mg=m
v2
R
,v2=
2
gR=2
2
m/s
,因?yàn)?span id="4bzcnas" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
v
2
min
v2,所以里面的管壁對(duì)小球有作用力,故C錯(cuò)誤,D正確.
故選D
點(diǎn)評(píng):本題突破口是根據(jù)D、A、B三點(diǎn)的電勢關(guān)系,找到等勢點(diǎn),再確定出電場方向,運(yùn)用E=
U
d
求出場強(qiáng)的大。捎玫刃У姆椒ㄅ袛嘈∏蛩俣茸钚〉奈恢,由動(dòng)能定理求速度,由牛頓第二定律求解臨界速度.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在一勻強(qiáng)電場中有一梯形ABCD,其中AB∥CD,且AB=
1
3
CD,A、B、D點(diǎn)電勢分別為1V、2V、5V,則C點(diǎn)電勢為
8
8
V,如果有一電荷量為q=-1×1
0
-8
 
C點(diǎn)電荷從A點(diǎn)經(jīng)B、C移到D點(diǎn),則電場力做的功為
4×10-8
4×10-8
J.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在一勻強(qiáng)電場區(qū)域中,有A、B、C、D四點(diǎn)恰好位于一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,已知A、B、C三點(diǎn)電勢分別為φA=2V,φB=4V,φC=0.請(qǐng)?jiān)趫D中作出電場線(至少作兩條),D點(diǎn)電勢φD
-2
-2

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科目:高中物理 來源:2015屆浙江省高二12月月考物理試卷(解析版) 題型:填空題

如圖所示,在一勻強(qiáng)電場區(qū)域中,有A、B、C、D四點(diǎn)恰好位于一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,已知A、B、C三點(diǎn)電勢分別為φA=2 V,φB=4 V,φC=0。請(qǐng)?jiān)趫D中作出電場線(至少作兩條),D點(diǎn)電勢φD                

 

 

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科目:高中物理 來源:2013年云南師大附中高考物理適應(yīng)性訓(xùn)練(三)(解析版) 題型:選擇題

如圖所示,在一勻強(qiáng)電場中,豎直面內(nèi)有一正方形ABCD,CD邊與水平面所成的角度為45°,CD邊長為l=1m,電勢φD=11V,φA=6V,φB=1V,ABCD內(nèi)固定一個(gè)半徑R=0.2m的光滑絕緣圓管,圓管的最上端、最下端=最左端和最右端分別為E、F、G、H,在圓管的底部有一質(zhì)量m=1×10-6kg,電荷量為q=C的小球從F點(diǎn)以的速度在圓管內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)小球的半徑忽略不計(jì),在運(yùn)動(dòng)過程中小球帶電量不變.取g=10m/s2,以下說法正確的是( )

A.電場強(qiáng)度E=10V/m
B.小球在E點(diǎn)的速度為2m/s,且為圓周運(yùn)動(dòng)中的最小速度
C.小球在管中HE的中點(diǎn)時(shí)速度最小,且此時(shí)管壁對(duì)小球的作用力為零
D.以上說法都不對(duì)

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