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高二物理人教新课标版静电场问题同步练习(答题时间:45分钟) 1. 带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,能分别完成以下两种运动:在电场线上运动;在等势面上做匀速圆周运动。该电场可能由( )A. 一个带正电的点电荷形成B. 一个带负电的点电荷形成C. 两个分立的带等量负电荷的点电荷形成D. 一个带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成 2. 如图所示,带电小球A、B的电荷量分别为、,都用长为L的细线悬挂在O点,静止时A、B相距为d。为使其平衡时AB间距离减为,可采用以下哪些方法( )A. 将小球A、B的质量都增加到原来的2倍B. 将小球B的质量增加到原来的8倍C. 将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D. 将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加到原来的2倍 3. 质量为m的物块,带正电荷为Q,开始时让它静止在倾角的固定光滑绝缘斜面顶端,整个装置放在水平向左、大小为的匀强电场中,如图所示。斜面高为H,释放物块后,物块落地的速度大小为( )A. B. C. D. 4. 三个带正电的微粒,电荷量均为Q,放在边长为a的等边三角形的三个顶点位置,问在此三角形的中心应放置怎样的电荷,才能使这一点电荷系保持平衡。 5. 两个半径均为R的圆形平板电极,平行正对放置,相距为d,极板间的电势差为U,板间电场可以认为是均匀的,一个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为e,质子和中子的质量均视为m,忽略重力和空气阻力的影响。求:(1)极板间的电场强度E;(2)粒子在极板间运动的加速度a;(3)粒子的初速度。 6. 如图所示,在真空室中的两个水平放置的金属板,板间的距离为h。有一质量为m的小油滴,带电荷量为q,自上极板的下表面处由静止开始自由下落,当它运动到两极板间距离的中点时,给两极板加电压U,使油滴受到向上的力,当电压等于多大,才能使小油滴在刚好接近下极板时,开始向上运动? 7. 一条长为的细线上端固定在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,如图所示。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速度,才能使小球在竖直面内做圆周运动? 8. 如图所示,两块竖直放置的平行金属板A、B相距为d,两板间电压为U,一质量为m的带电小球从两板间的M点开始以竖直向上的初速度运动,当它到达电场中的N点时速度变为水平方向,大小变为,求M、N两点间的电势差和电场力对带电小球所做的功。(不计带电小球对金属板上的电荷均匀分布的影响,设重力加速度为g) 9. 真空中有一均匀电场,方向沿x轴正方向,若质量为m、电荷量为q的一带电微粒从O点以初速度沿y轴正方向进入电场,经t时间到达A点,此时速度大小也为,方向沿x轴正方向,如图所示。求:(1)从O点到A点的时间t;(2)该匀强电场的电场强度E及OA边线与x轴的夹角;(3)若设O点为零势点,则A点电势为多大? 10. 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,场强大小为E,方向一定,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,在所有的这些点中,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ac间的夹角为多大?(2)若小球在a点时初速度方向与电场方向垂直,则小球恰好能落在c点,那么初动能为多大? 1. A解析:负电荷在电场线上运动,说明电场是直线;负电荷在等势面上做匀速圆周运动,说明等势线是圆形曲线,能满足以上两种情况的场源电荷可以是一个带正电的点电荷,不可能是带负电的点电荷,所以A正确、B错误,两个分立的带等量正电荷的点电荷可以满足以上条件,而两个分立的带等量负电荷的点电荷不能使负电荷完成题中运动,所以C错误,D中情况的等势线不能使负电荷做匀速圆周运动,D错误。 2. BD解析:由B的共点力平衡图可知,而,可知,选B、D。 3. C解析:想要弄清物体的运动情况,必须先分析清楚物体的受力情况,否则就容易因思维定势而出错。此题易错的原因就是没有仔细分析物体的受力情况,而直接认为物体是沿斜面下滑。不少同学在做这道题时,一看到“固定光滑绝缘斜面”就想物块沿光滑斜面下滑不受摩擦力作用,由动能定理得,得,而错选A。其实“固定光滑绝缘斜面”是干扰因素,只要分析物块的受力就不难发现,物块根本不会沿斜面下滑,而是沿着重力和电场力合力的方向做匀加速直线运动,弄清了这一点,就很容易求得本题正确答案,故正确答案为C。 4. 应放置一个电荷量为的负电荷解析:如图所示,必须在等边三角形的中心放置一个负电荷。这一点电荷系才有可能平衡。分析Q1受力,根据共点力的平衡条件及力的平行四边形定则,得,而所以即此题既要用到共点力的平衡条件、力的平行四边形定则,还要应用三角函数的知识,稍有疏忽,就算不出正确答案。 5. (1)(2)(3)解析:(1)极板间场强(2)粒子电荷量为,质量为4m,所受电场力:,粒子在极板间运动的加速度(3)由,得, 6. 解析:方法一:油滴做自由落体运动至两板间中点时速度为v,由得,加上电压后油滴所受合力,油滴竖直向上的加速度,再经速度减为零,即。由以上各式得。方法二:分析油滴运动的整个过程由可知,前半程的加速度与后半程的加速度一定大小相等、方向相反,即,解得。方法三:前半程由动能定理得,后半程由动能定理得,可得。方法四:油滴从上极板到下极板的整个运动过程,对全过程应用动能定理得,解得。 7. (1)2(3)解析:(1)小球在B点受力平衡,如图甲所示,由平衡条件有:因;,所以。设小球由C点(细线与竖直线夹角为)运动至最低点A时速度恰为零,此过程小球的重力势能减少,电势能增加。由能量守恒有。由以上各式得。即,则。方法二:由于小球是在匀强电场和重力场的复合场中运动,其等效重力加速度(复合场场强)(见图乙),小球在A、C间的运动类比为一单摆,B点为振动的平衡位置,A、C点为最大位移处。由对称性即可得出结论:。(2)绳系小球在复合场中做圆周运动的条件与重力场中类似,只不过其等效“最高”点为D,“最低”点为B,等效重力加速度(或叫做复合场强度)为。由解得 8. 解析:带电小球从M点运动到N点的过程中,在竖直方向上仅受重力作用,从初速度匀减速到零,水平方向上仅受电场力作用,速度从零匀加速到。竖直位移;,水平位移:,又,所以。M、N两点间的电势差。从M点运动到N点的过程中,由动能定理得:,又,所以。 9. (1)(2)(3)解析:由于带电微粒到达A点时,在y轴正方向上的速度已减小到零,因此带电粒子除受到沿x轴正方向的电场力外,还受到与y轴正方向相反的重力。根据力的独立作用原理及运动的独立性原理,微粒在x轴正方向上做初速度为零的匀加速直线运动,其加速度为;在y轴正方向上做初速度为的竖直上抛运动。由于电场方向是沿x轴正方向,则A点电势应比O点低,已知O点电势为零,则A点电势为负值。(1)设微粒从O点到A点的运动时间为t,即为微粒做竖直上抛运动这一分运动的时间,则:。(2)在x轴正方向上,到达A点的速度为,则:,则。设在x轴正方向的位移为X,则:,设在y轴正方向上的位移,即上抛最大高度为Y,则:,。(3)根据,又因为,所以O点和A点的电势差为,又因为,所以。 10. (1)30(2)解析:(1)带正电小球在c点时动能最大,c点是物理最低点,O为圆心,电场力方向沿Oc方向,如题图所示,由于Oc=Oa=R,有。(2)设初速度,垂直于电场方向带正电小球匀速运动,。平行于电场方向带正电小球匀加速运动,。根据牛顿第二定律。由以上各式得。7用心 爱心 专心
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