如图所示,在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E=3.0×104N/C。有一个质量m=4.0×10-3kg的带电小球,用绝缘轻细线悬挂起来,

如图所示,在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E=3.0×104N/C。有一个质量m=4.0×10-3kg的带电小球,用绝缘轻细线悬挂起来,

题型:不详难度:来源:
如图所示,在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E=3.0×104N/C。有一个质量m=4.0×10-3kg的带电小球,用绝缘轻细线悬挂起来,静止时细线偏离竖直方向的夹角θ=37°。取g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80,不计空气阻力的作用。求:

(1)求小球所带的电荷量及电性;
(2)如果将细线轻轻剪断,求细线剪断后,小球运动的加速度大小;
(3)从剪断细线开始经过时间t=0.20s,求这段时间内小球电势能的变化量。
答案
(1)1.0×10-6C正电 (2)12.5m/s2 (3)4.5×10-3J
解析

试题分析:(1)小球受到重力mg、电场力F和细线的拉力T的作用,由共点力平衡条件,得
F=qE=mgtanθ
解得q=mgtanθ/E=1.0×10-6C
电场力的方向与电场强度的方向相同,故小球所带电荷为正电荷
(2)剪断细线后,小球做匀加速直线运动,设其加速度为a,由牛顿第二定律,得=ma
解得 a==12.5m/s2
(3)在t=0.20s的时间内,小球的位移为
l==0.25m
小球运动过程中,电场力做的功
W=qElsinθ=mglsinθtanθ=4.5×10-3J
所以小球电势能的变化量(减少量)ΔEp=4.5×10-3J。
点评:本题的综合性较强,关键是根据受力分析,结合牛顿第二定律解题
举一反三
目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机。右图表示它的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体来说呈中性),喷射入磁场,磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就聚集电荷,两板间形成一定的电压,A、B两板相当于电源的正负极,闭合开关S后,电阻R上有电流通过。下列说法正确的是(   )

A.A板为正极,通过电阻R的电流从上到下
B.A板为正极,通过电阻R的电流从下到上
C.B板为正极,通过电阻R的电流从上到下
D.B板为正极,通过电阻R的电流从下到上
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一个带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动.则该带电微粒必然带_______,旋转方向为_______.若已知圆半径为r,电场强度为E,磁感应强度为B,则线速度为_______.
 
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如图所示,质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落,进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面,磁感应强度为B,电场强度为E.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动,则圆周运动的半径r为
A.B.
C.D.

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如图所示的平面直角坐标系xOy,在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y正方向;在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强电场,方向垂直于xOy平面向里,正三角形边长为L,且ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子,从y轴上的P(0,h)点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅳ象限,又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限,且速度与y轴负方向成45°角,不计粒子所受的重力。求:

(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达a点时速度的大小和方向;
(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值。
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如下图所示,竖直平面(纸面)内有直角坐标系xOyx轴沿水平方向。在x≤O的区域内存在方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B1的匀强磁场。在第二象限紧贴y轴固定放置长为l、表面粗糙的不带电绝缘平板,平板平行于x轴且与x轴相距h。在第一象限内的某区域存在方向相互垂直的匀强磁场(磁感应强度大小为B2、方向垂直于纸面向外)和匀强电场(图中未画出)。一质量为m、不带电的小球Q从平板下侧A点沿x轴正向抛出;另一质量也为m、带电量为q的小球PA点紧贴平板沿x轴正向运动,变为匀速运动后从y轴上的D点进入电磁场区域做匀速圆周运动,经圆周离开电磁场区域,沿y轴负方向运动,然后从x轴上的K点进入第四象限。小球PQ相遇在第四象限的某一点,且竖直方向速度相同。设运动过程中小球P电量不变,小球PQ始终在纸面内运动且均看作质点,重力加速度为g。求:

(1)匀强电场的场强大小,并判断P球所带电荷的正负;
(2)小球Q的抛出速度v0的取值范围;
(3)B1B2的多少倍?
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