(16分)如图10所示,在水平向左的匀强电场中,一带电小球用绝缘轻绳(不伸缩)悬于O点,平衡时小球位于A点,此时绳与竖直方向的夹角θ=53°,绳长为l,B、C、D到O点的距离均为l,BD水平,OC竖直.BO=CO=DO=l.
(1)将小球移到B点,给小球一竖直向下的初速度vB,小球 图10
到达悬点正下方C点时绳中拉力恰等于小球重力,求vB的大小.
(2)当小球移到D点后,让小球由静止自由释放,求:小球首次经过悬点O正下方时的速率.(计算结果可带根号,取sin53°=0.8)
(14分)在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面
的右侧空间有一个匀强电场,场强大小E=6.0×105 N/C,方向与
x轴正方向相同.在O处放一个电荷量q=-5.0×10-8 C、质量m
=1.0×10-2 kg的绝缘物块.物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,沿
x轴正方向给物块一个初速度v0=2.0 m/s,如图9所示.求物块最终停
止时的位置.(g取 10 m/s2)
如图8所示,真空中存在范围足够大的匀强电场,虚线A、B为该匀强电场的两个等势面.现有三个完全相同的带等量正电荷的小球a、b、c,从等势面A上的某点同时以相同速率v0向不同方向开始运动,其中a的初速度方向垂直指向等势面B;b的初速度方向平行于等势面;c的初速度方向与a相反.经过一段时间,三个小球先后通过等势面B,
已知三个小球始终在该匀强电场中运动,不计重力,则下列判断正确的是( ) 图8
A.等势面A的电势高于等势面B的电势
B.a、c两小球通过等势面B时的速度相同
C.开始运动后的任一时刻,a、b两小球的动能总是相同
D.开始运动后的任一时刻,三个小球电势能总是相等
如图7所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作为顶点
构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直.下列说法正确的是
( )
A.A、D两点间电势差UAD与A、A′两点间电势差UAA′相等
B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,电场力做正
功
C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,电势能减小 图7
D.带电粒子从A点移到C′点,沿对角线A→C′与沿路径A→B→B′→C′电场力做
功相同
(2009·全国卷Ⅱ)图6中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平
行直线,两粒子M、N质量相等,所带电荷的绝对值也相等.现将M、
N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别
如图中两条实线所示.点a、b、c为实线与虚线的交点,已知O点电
势高于c点.若不计重力,则 ( ) 图6
A.M带负电荷,N带正电荷
B.N在a点的速度与M在c点的速度大小相同
C.N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功
D.M在从O点运动至b点的过程中,电场力对它做的功等于零
如图5所示,在电场中,一个负电荷从C点分别沿直线移到A点和B点,
在这两个过程中,均需克服电场力做功,且做功的值相同,有可能满足这
种做功情况的电场是 ( )
A.沿y轴正方向的匀强电场 图5
B.沿x轴正方向的匀强电场
C.在第Ⅰ象限内有负点电荷
D.在第Ⅳ象限内有负点电荷