如圖所示,一條長為L的絕緣細(xì)線一端固定在O點(diǎn),另一端拴有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球,將它置于場強(qiáng)大小為E的水平方向的勻強(qiáng)電場中,當(dāng)小球處在細(xì)線與豎直方向的夾角為α的A點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài),問:
(1)小球帶何種電荷?所帶電荷量為多少?
(2)在平衡位置以多大的速度VA釋出小球,才能使之在電場中作豎直平面內(nèi)的完整圓周運(yùn)動(dòng)?
(1)小球受重力mg、電場力Eq、線的拉力T作用,如圖可知小球受電場力與電場方向平行,故小球帶正電.
根據(jù)平衡條件得:
Eq=mgtanα,
解得:q=
mgtanα
E
;
(2)簡化處理,將復(fù)合場(重力場和電場)等效為重力場,小球在等效重力場中所受重力為mg′,
由圖有:mg′=
(mg)2+(Eq)2
,
g′=
(mg)2+(Eq)2
m

小球在A點(diǎn)處于平衡狀態(tài),若小球在A點(diǎn)以速度VA開始繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng),若能通過延長線上的B點(diǎn)(等效最高點(diǎn))就能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),在B點(diǎn)根據(jù)向心力公式得:T+mg′=
mVB2
L

T≥0為臨界條件,所以VB
g′L

又因僅重力、電場力對小球做功,
由動(dòng)能定理得:-mg′2L=
1
2
m
V2A
-
1
2
mVB2

由以上二式解得:VA
5g′L
=
5L
(mg)2+(Eq)2
m
=
5gL
cosα

答:(1)小球帶正電荷?所帶電荷量為
mgtanα
E
;
(2)在平衡位置至少以
5gL
cosα
的速度釋出小球,才能使之在電場中作豎直平面內(nèi)的完整圓周運(yùn)動(dòng).
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖是一簇沿水平向左平行且等距的電場線,現(xiàn)有一帶電量大小為1.0×10-6C的液滴從靜止開始由b沿直線運(yùn)動(dòng)到d,且bd與豎直方向所夾的銳角為45°,電場力做功為4.0×10-6J,已知b,d兩點(diǎn)的距離為4cm.(g=10m/s2)求:
(1)b、d兩點(diǎn)間的電勢差
(2)勻強(qiáng)電場的大小
(3)液滴運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)的速度.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,兩帶電平行板A、B間的電壓為U=64V,兩板相距d=0.16m,板長L=0.30m.一帶電量q=1.0×10-16C、質(zhì)量m=1.0×10-22kg的粒子沿平行于極板的方向從兩板的正中間射入電場,向著B板偏轉(zhuǎn).不計(jì)帶電粒子所受重力.求:
(1)要使粒子能飛出電場,粒子進(jìn)入電場時(shí)的速度v0至少要多大?
(2)粒子剛好能飛出電場時(shí),速度偏轉(zhuǎn)角的正切值tanθ.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

光滑絕緣水平面上固定兩個(gè)等量正電荷,其連線中垂線上有A、B、C三點(diǎn),如圖甲所示.一個(gè)質(zhì)量為m=0.1kg的小物塊在水平面上由C點(diǎn)靜止釋放,小物塊帶正電所帶電荷量q=2×10-3C,其運(yùn)動(dòng)的v-t圖線如圖乙所示,其中B點(diǎn)處為整條圖線切線斜率最大的位置(圖中標(biāo)出了該切線).則下列分析正確的是(  )
A.B點(diǎn)為中垂線上電場強(qiáng)度最大的點(diǎn)
B.由C點(diǎn)到A點(diǎn)物塊的電勢能先減小后變大
C.由C點(diǎn)到A點(diǎn),電勢強(qiáng)度逐漸增大
D.由C點(diǎn)到A點(diǎn),電勢逐漸降低

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,勻強(qiáng)電場場強(qiáng)為1×102N/C,ab=dc=4cm,bc=ad=3cm.則下列說法正確的是( 。
A.a(chǎn)b之間的電勢差為-4V
B.a(chǎn)c之間的電勢差為5V
C.將q=-5×10-3C的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abcda移動(dòng)一周,電場力做功為0.04J
D.將q=-5×10-3C的點(diǎn)電荷沿abc或adc從a移動(dòng)到c,電場力做功都是-0.02J

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖1所示,真空中存在電場強(qiáng)度E=1.5×103V/m、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場.在電場中固定有豎直面內(nèi)的光滑絕緣軌道ABC,其中AB段水平,BC段是半徑R=0.5m的半圓,直徑BC豎直.有兩個(gè)大小相同的金屬小球1和2(均可視為質(zhì)點(diǎn)),小球2的質(zhì)量m2=3×10-2kg、電量q=+2×10-4C,靜止于B點(diǎn);小球1的質(zhì)量m1=2×10-2kg、不帶電,在軌道上以初速度v0=
5
2
5
m/s向右運(yùn)動(dòng),與小球2發(fā)生彈性正碰,碰撞時(shí)間極短,取g=10m/s2,求:
(1)碰撞后瞬間小球2的速度v2的大小
(2)小球2經(jīng)過C點(diǎn)時(shí),軌道對它的壓力FN的大小以及它第一次落到軌道AB上的位置距B點(diǎn)的距離x
(3)若只改變場強(qiáng)E的大小,為了保證小球2能沿軌道運(yùn)動(dòng)并通過C點(diǎn),試確定場強(qiáng)E的取值范圍;并在圖2的坐標(biāo)系中,畫出小球2由B點(diǎn)沿軌道運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)的過程中,其電勢能變化量△EP與場強(qiáng)E的關(guān)系圖象(畫圖時(shí)不必說明理由)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在O點(diǎn)置一點(diǎn)電荷Q,以O(shè)為圓心作一圓.現(xiàn)將一試探電荷q從A分別移到圓上的B、C、D三點(diǎn),則電場力做功( 。
A.移到B的過程做功最多B.移到C的過性做功最多
C.移到D的過程做功最多D.三個(gè)過程一樣多

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,傾角為30°的直角三角形底邊BC長為2L,放置在豎直平面內(nèi),底邊BC處在水平位置,斜邊為光滑絕緣導(dǎo)軌,現(xiàn)在底邊中點(diǎn)O處固定一個(gè)正電荷,一個(gè)質(zhì)量為m、帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)從A沿斜面滑到C,經(jīng)過斜邊上垂足D處時(shí)的速度為V,加速度為a,方向沿斜面向下.則該質(zhì)點(diǎn)滑到斜面底端C處時(shí)的動(dòng)能為______;加速度為______.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,A、B為兩個(gè)帶等量異號(hào)電荷的金屬球,將兩根不帶電的金屬棒C、D放在兩球之間,則下列敘述錯(cuò)誤的是

A.若將B球接地,B所帶的負(fù)電荷還將保留一部分
B.若將B球接地,B所帶的負(fù)電荷全部流入大地
C.由于C、D不帶電,所以C棒的電勢一定等于D棒的電勢
D.若用導(dǎo)線將C棒的x端與D棒的y端連接起來的瞬間,將有電子流從y流向x

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