如图所示，一“⊂”形绝缘导轨竖直放置，处在水平向右的匀强电场中．左边的半圆弧与水平杆AB、CD相切于A、C两点，两水平杆的高度差为2L，杆AB、CD长度均为4L

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如图所示，一“⊂”形绝缘导轨竖直放置，处在水平向右的匀强电场中．左边的半圆弧与水平杆AB、CD相切于A、C两点，两水平杆的高度差为2L，杆AB、CD长度均为4L，O为AD、BC连线的交点，虚线MN、PQ的位置如图，其中AM=MP=CN=NQ=L，PB=QD=2L．虚线MN左边的导轨光滑，虚线MN右边的导轨与小球之间的动摩擦因数为μ．现把一质量为m，电荷量为-q的小球穿在杆上，自N点由静止释放后，小球刚好可到达A点．已知静电力常量为k，重力加速度为g．求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）小球到达半圆弧中点时，小球对半圆弧轨道的压力大小．
（3）若在O处固定一点电荷+Q，并将带电小球自D点以某速度向左瞬间推出，结果小球可沿杆运动到B点．求从D到B点过程中小球所受摩擦力的最大值．

答案

（1）小球由N到A过程，对小球列动能定理：
EqL-2mgL=0
E=

2mg

（2）小球在圆弧的中点时，由牛顿第二定律得：
N-Eq=m

小球由N到圆弧的中点过程中，对小球列动能定理：
Eq（2L）-mgL=

mv²
由E=

2mg

，得
N=8mg
由牛顿第三定律可知：N=N"=8mg
（3）经分析可知，小球在P点的压力最大，则：
N=mg+K

f_m=μN
f_m=μ（mg+K

）
答：（1）匀强电场的电场强度E的大小为

2mg

．
（2）小球对半圆弧轨道的压力大小为8mg．
（3）从D到B点过程中小球所受摩擦力的最大值为μ（mg+K

）．

举一反三

如图所示，边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场．电量为q、动能为E₀的带电粒子从a点沿ab方向进入电场，不计重力．
（1）若粒子从c点离开电场，求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能．
（2）若粒子离开电场时动能为E_K′，求电场强度的大小？

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如图甲所示，两块正对的平行金属板AB和CD板间距为d，长度为ℓ，B、D为两板的右端点，在金属板B、D端的右侧有一与金属板垂直放置的荧光屏MN，荧光屏距B、D端的距离为ℓ．质量m、电量e的电子以相同的初速度从极板左边中央沿平行极板的直线连续不断地射入．当两板均不带电时，这些电子通过两板之间的时间为3T/2；当在两板间加如图乙所示的周期为T，幅值恒为U₀的周期性电压时（t=0时刻AB板电势高于CD板），所有电子均能从两板间通过．试确定：
（1）在t=

时刻从两板间飞入的电子在飞出电场时运动方向与水平方向的夹角为多少（用e、m、U₀、T、ℓ、d及反正切函数表示）；
（2）电子在荧光屏上分布的范围．（忽略极板边缘处电场的影响，不计电子的重力以及电子之间的相互作用，取e/m=2×10¹⁰c/kg，U₀=20V，T=10-6s，d=1m）．

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A、B两金属板平行放置，在t=0时将电子从A板附近由静止释放，则在A、B两板间加上下列哪个电压时，有可能使电子到不了B板（　　）

A．

B．

C．

D．

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在空间中取坐标系xoy，在第一象限内平行于y轴的虚线MN与y轴距离为d，从y轴到MN之间的区域充满一个沿y轴正方向的匀强电场，场强大小为E，如图所示．初速度可以忽略的电子经过另一个电势差为U的电场加速后，从y轴上的A点以平行x轴的方向射入第一象限区域，A点坐标为（0，h）．已知U＞

Ed2

，不计电子的重力影响，求电子经过x轴时的位置．

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如图所示，竖直放置的半径为R的光滑圆环上，穿过一个绝缘小球，小球质量为m，带电量为q，整个装置置于水平向左的匀强电场中．今将小球从与环心O在同一水平线上的A点由静止释放，它刚能顺时针方向运动到环的最高点D，而速度为零，则电场强度大小为多大？小球到达最低点B时对环的压力为多大？若欲使此小球从与环心O在同一水平线上的A点开始绕环做完整的圆周运动，则小球的初动能至少为多大？

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