在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场,在匀强电场中,在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场,在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线,一端固定在O点,另一端

在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场,在匀强电场中,在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场,在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线,一端固定在O点,另一端

题型:不详难度:来源:
在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场,在匀强电场中,在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场,在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一质量为m的带电小球,它静止时位于A点,此时细线与竖直方向成37°角,如图所示.现对在A点的该小球施加一沿与细线垂直方向的瞬时冲量I,小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动.下列对小球运动的分析,正确的是(不考虑空气阻力,细线不会缠绕在O点上) (  )
A.小球运动到C点时动能最小
B.小球运动到C点时绳子的拉力最小
C.小球运动到Q点时动能最大
D.小球运动P点时机械能最小

答案

A、由图可知小球受到的电场力的方向水平向右,与电场线的方向相同,所以小球带正电荷.小球所受的重力和电场力的合力方向指向OA,小球从A到向F点运动时,此合力对小球做负功,小球动能将减小,故F点是小球动能最小的点.故A错误;
B、在F点小球的速度最小,所需要的向心力最小,绳子的拉力最小,故B错误.
C、重力和电场力的合力方向指向OA,小球从A点开始无论向哪运动,该合力对小球做负功,小球动能将减小.所以小球在A点的动能最大.故C错误;
D、小球在运动过程中能量守恒,即小球的电势能和机械能总和一定.根据能量守恒小球的电势能最大时机械能最小,因为电场强度水平向右,故在P点时小球电势能最小,则其机械能最大,故D正确;
故选:D
举一反三
如图所示,在O点处放置一个正电荷,在过O点的竖直平面内的A点自由释放一个带正电的小球,小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示,它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点,O、C在同一水平线上,∠BOC=30°,A距离OC的竖直高度为h,若小球通过C点的速度为v,则下列说法中正确的是(  )
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A.小球通过C点的加速度大小一定大于g
B.小球通过B点的速度大小是
C.小球由A到B电场力做功为
D.小球由A到C机械能损失mgh
一带正电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中0-x2段是关于直线y=x1的对称曲线,x2-x3段是直线,则下列说法正确的是(   )
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A.x1处电场强度为零
B.x2-x3段是匀强电场
C.x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2>φ3
D.粒子在0-x2段做匀变速运动,x2-x3段做匀速直线运动
如图,带电平行金属板中匀强电场方向竖直向上,匀强磁场方向垂直纸面向里,带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止滑下,经过1/4圆弧轨道从端点P(切线水平)进入板间后恰好沿水平方向做直线运动,现使带电小球从比a点稍低的b点由静止滑下,在经过P点进入板间的运动过程中(   )
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A.带电小球的动能将会增大
B.带电小球的电势能将会减小
C.带电小球所受洛伦兹力将会减小
D.带电小球所受电场力将会增大
一带正电小球穿在一根绝缘的粗糙直杆上,杆与水平方向成θ角,所在空间存在竖直向上的匀强电场和垂直于直杆向上的匀强磁场,如图.小球沿杆向下运动通过a点时速度是4m/s,到达c点时速度减为零,b是ac的中点,在小球向下运动过程中(   )
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A.绝缘直杆对小球的作用力方向与小球的运动方向垂直
B.小球电势能的增加量一定小于重力势能的减少量

C.小球通过b点的速度小于

D.到达c点后小球可能沿杆向上运动
在光滑绝缘水平面上固定一个内壁光滑的竖直圆筒S,其俯视图如图,圆筒半径为1m.圆筒轴线与水平面的交点O处用一根不可伸长的长0.5m的绝缘细线系住质量为0.2kg,电量为5×10-5C的带正电小球.水平方向有一匀强电场E=4×104N/C,方向如图所示.小球从图示位置(细线和电场线平行)以v0=10m/s垂直于场强方向运动.当小球转过90°时细线突然断裂.求:
(1)细线断裂时小球的速度大小;
(2)若在圆心O处用一根牢固、不可伸长、长为0.5m的绝缘细线系住小球(质量和电量均不变),小球从原位置以初速度10m/s垂直于场强方向开始运动,为保证小球运动过程中细线始终不松弛,求电场强度E大小的取值范围;
(3)在(1)的情况下,细线断裂后小球继续运动并与筒壁碰撞,若小球与筒内壁碰后不反弹,求小球继续沿筒内壁运动的最小速度.