1、静电场1.在给出的坐标纸(下图)上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线。如图所示,在某一真空空间,有一水平放置的理想平行板电容器充电后与电源断开,(E=mg/q)若正极板A以固定直线00为中心沿竖直方向作微小振幅的缓慢振动时,恰有一质量为m带负电荷的粒子以速度沿垂直于电场方向射入平行板之间,则带电粒子在电场区域内运动的轨迹是(设负极板B固定不动,带电粒子始终不与极板相碰) ( )A直线 B正弦曲线 C抛物线 D向着电场力方向偏转且加速度作周期性变化的曲线2.两个固定的异号点电荷,电量给定但大小不等,用E1和E2分别表示两个点电荷产生的电场强度的大小,则在通过两点电荷的直线上,E1=E2的点
2、( ).(A)有三个,其中两处合场强为零(B)有三个,其中一处合场强为零(C)只有两个,其中一处合场强为零(D)只有一个,该处合场强不为零3.如图所示,一长为l的绝缘杆两端分别带有等量异种电荷,电量的绝对值为Q,处在场强为E的匀强电场中,杆与电场线夹角=60,若使杆沿顺时针方向转过60(以杆上某一点为圆心转动),则下列叙述中正确的是().(A)电场力不做功,两电荷电势能不变(B)电场力做的总功为QEl/2,两电荷的电势能减少(C)电场力做的总功为-QEl/2,两电荷的电势能增加(D)电场力做总功的大小跟转轴位置有关3.空间某一静电场的电势在轴上分布如图所示,轴上两点B、C点电场强度在方向上的分
3、量分别是、,下列说法中正确的有 ( ) A的大小大于的大小 B的方向沿轴正方向 C电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大 D负电荷沿轴从移到的过程中,电场力先做正功,后做负功4.空间有一均匀强电场,在电场中建立如图所示的直角坐标系,M、N、P为电场中的三个点,M点的坐标,N点的坐标为,P点的坐标为。已知电场方向平行于直线MN,M点电势为0,N点电势为1V,则P点的电势为 ( )A. B.C. D.5.空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随X变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )(A)O点的电势最低(B)X2点的电势最高(C)X1和- X1两点的电势相等(D)X1和X3两点的电势相等6
4、.如图所示,A、B为平行金属板,两板相距为d,分别与电源两极相连,两板的中央各有一小孔M和N.今有一带电质点自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上),空气阻力忽略不计,到达N孔时速度恰好为零,然后沿原路返同.若保持两极板间的电压不变,则( ).(A)把A板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落后仍能返回(B)把A板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落(C)把B板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落后仍能返回 (D)把B板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落7一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地。在两极板间有一正电荷(
5、电量很小)固定在P点,如图所示。以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,W表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不动, 将正极板移到图中虚线所示的位置,则( )A.U变小, E不变B.E变大, W变大C.U变小, W不变 D.U不变, W不变8如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知 A三个等势面中,a的电势最高B带电质点通过P点时的电势能较Q点大C带电质点通过P点时的动能较Q点大D带电质点通过P点时的加速度较Q点大9. 如图(a)所示,两平行
6、正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压,一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子,粒子会时而向A板运动,时而向B板运动,并最终打在A板上,则t0可能属于的时间段是ABC D10一个初动能为EK的带电粒子,以速率v垂直电场线方向飞入带电的平行板电容器,飞出时带电粒子动能为飞入时动能的2倍。如果使粒子的初速度为原来的2倍,那么当它飞出电容器的时刻,动能为( ) A4EK B4.25EK C5EK D8EK11.在与x轴平行的匀强电场中,一带电量为1.010-8库仑、质量为2.510-3千克的物体在光滑的水平面上沿着轴作直线运动,其位移与时间的关系是x=
7、0.16t-0.02t2,式中x以米为单位,以t秒为单位。从开始运动到5秒末物体所经过的路程为_0.34_米,克服场力所做的功为_3.0_10-5_焦耳12. 质量为,电量为的质点,只在静电力作用下以恒定速率沿圆弧从点运动到点,其速度方向改变角,弧长为,则两点间的电势差= 0 ,弧中点的场强大小= 。13.电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带负电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴
8、的浮力和阻力。(1)调节两金属板间的电势差u,当时,使得某个质量为的油滴恰好做匀速运动。该油滴所带电荷量q为多少?(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差u=U时,观察到某个质量为的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量Q。(1) (2)14.一水平放置的平行板电容器置于真空中,开始时两极板的匀电场的场强大小为E1,这时一带电粒子在电场的正中处于平衡状态。现将两极板间的场强大小由E1突然增大到E2,但保持原来的方向不变,持续一段时间后,突然将电场反向,而保持场强的大小E2不变,再持续一段同样时间后,带电粒子恰好回到最初的位置,已知在整个过程中,
9、粒子并不与极板相碰,求场强E1、E2的比值。 15.在光滑水平面上有一质量电荷量的带正电小球,静止在O点,在该水平面内建直角坐标系。现突然加一沿x轴正方向、场强大小为的匀强电场,使小球开始运动,经过1.0s,所加电场突然变为沿y轴正方向,场强的大小仍为的匀强电场,再经过1.0s,所加电场又突然变为另一个匀强电场,使小球在此电场作用下经,速度变为零。求此电场的方向及速度变为零时小球的位置。指向第三象限,与x轴成2250角。 x=0.40m y=0.20m 16.如图所示,在范围很大的水平向右的匀强电场中,一个电荷量为-q的油滴,从A点以速度v竖直向上射人电场.已知油滴质量为m,重力加速度为g,当
10、油滴到达运动轨迹的最高点时,测得它的速度大小恰为v/2,问:(1)电场强度E为多大? (2)A点至最高点的电势差为多少? (1) (2) 17.如图(a)所示,A、B为水平放置的平行金属板,板间距离为(远小于板的长度和宽),在两板之间有一带负电的质点P,已知若在A、B间加电压U0,则P点可以静止平衡,现在A、B间加上图(b)所示的随时间变化的电压U,在时,质点P位于A、B的中点处且初速度为零,已知质点P能在A、B间以最大的幅度上下运动,而又不与两极板相碰,求图(b)中U改变的各时刻及的表达式(质点开始从中点上升到最高点,及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程,电压只改变一次)。、
11、0t1t2t3t4tntu2U0P+AB18.质量为m、带电量为+q的小球,用一绝缘细线悬挂于O点,开始时它在A、B之间来回摆动,OA、OB与竖直方向OC的夹角均为如图所示。求(1)如果当它摆到B点时突然施加一竖直向上的、大小为的匀强电场,则此时线中拉力 ()2)如果这一电场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的,则当小球运动到B点时线中的拉力 (19.一个质量m,带电荷q的小物体,可在水平绝缘轨道ox上运动,OR端有一与轨道垂直的固定墙,轨道处于匀强电场中,场强大小为E,方向沿Ox正向小物体以初速v0从位置x0沿Ox轨道运动,受到大小不变的摩擦力f作用,且fqE设小物体与墙壁碰撞时不损失机
12、械能,且电量保持不变,求它在停止运动前所通过的总路程20.一条长为l的细线上端固定在O点,下端系一个质量为m的小球,将它置于一个很大的匀强电场中,电场强度为E,方向水平向右,已知小球在B点时平衡,细线与竖直线的夹角为,求(1)当悬线与竖直方向的夹角为多大时,才能使小球由静止释放后,细线到竖直位置时,小球的速度恰好为零。(2)当细线与竖直方向成角时,至少要给小球一个多大的冲量,才能使小球做圆周运动?BEm21.在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球,另一端固定于O点.把小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速释放.已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最
13、大夹角为(如图).求小球经过最低点时细线对小球的拉力为多少? )22.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,场强为E,在圆周平面内,将一带正电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,在这些所有的点中,到达c点时小球的动能最大.已知cab=30,若不计重力和空气阻力,试求:(1)电场方向与直径ab间的夹角?=30(2)若小球在a点时初速度方向与电场方向垂直,小球恰好能落在c点,则初动能为多少?ABabELvBvA+q+23.如图所示,绝缘长方体B置于水平面上,两端固定一对平行带电极板,极扳间形成匀强电场E,长方体B的上表面光滑,下表面与水平
14、面的动摩擦因数=0.05(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同),B与极板的总质量mB=1.0kg带正电的小滑块A质量mA=0.6kg,其受到的电场力大小F=1.2N假设A所带的电量不影响极板间的电场分布t=0时刻,小滑块A从B表面上的a点以相对地面的速度vA=1.6m/s向左运动,同时,B(连同极板)以相对地面的速度vB=0.40m/s向右运动问(g取10m/s2)(1)A和B刚开始运动时的加速度大小分别为多少?(2)若A最远能到达b点,a、b的距离L应为多少?从t=0时刻到A运动到b点时,摩擦力对B做的功为多少?(1)2m/s2、2m/s2(2)0.62m、-0.072J24.图1中A和B表示在
15、真空中相距为d的两平行金属板.加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场.图2表示一周期性的交变电压的波形,横坐标代表时间t,纵坐标代表电压U.从t=0开始,电压为一给定值U0,经过半个周期,突然变为-U0;再过半个周期,又突然变为U0;如此周期性地交替变化.在t=0时,将上述交变电压U加在A、B两板上,使开始时A板电势比B板高,这时在紧靠B板处有一初速为零的电子 (质量为m,电量为e)在电场作用下开始运动.要想使这电子到达A板时具有最大的动能,则所加交变电压的频率最大不能超过多少? 交变电压频率不能超过25真空中足够大的两个相互平行的金属板a、b之间距离为d,两极之间的电压Uab=Ua-Ub,
16、按图所示规律变化,其周期为T,在t=0时刻一带正电的粒子仅在电场力作用下,由a板从静止开始向b板运动,并于t=nT (n为自然数)时刻恰好到达b板。(1) 若该粒子在t=T/6时刻才从a板开始运动,求粒子经过同样长的时间(nT),将运动到离a板多远的地方?OtUabU-UT2Tabd(2) 若该粒子在t=T/6时刻才从a板开始运动,求粒子经过多长时间才能到达b板?26.如图所示,真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U0=1000伏的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线射入。A、B板长l=0.20米,相距d=0.020米,加在A、B两板间电压u随时间t变化的u-t图线如右下图所示。设A、B间的电场可看做是均匀的,且两板外无电场。在每个电子通过电场区域的极短时间内,电场可视做恒定的。两板右侧放一记录圆筒,筒在左侧边缘与极板右端距离b=0.15米,筒绕其竖直轴匀速转动,周期T=0.20秒,筒的周长s=0.20米,筒能接收到通过A、B板的全部电子。(1)以t=0时(见上右图,此时u=0)电子打到圆筒记录纸上的点做为xy坐标系的原点,并取y轴竖直向上试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和X坐标。(不计重力作用)(y=0.025m x1=0.02m x2=0.12m