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如图(a),O、N、P为直角三角形的三个顶点,∠NOP=370,OP中点处固定一...

如图(a),ONP为直角三角形的三个顶点,∠NOP=370OP中点处固定一电量为的正点电荷,M点固定一轻质弹簧。MN是一光滑绝缘杆,其中ON长为a=1m,杆上穿有一带正电的小球(可视为点电荷),将弹簧压缩到O点由静止释放,小球离开弹簧后到达N点的速度为零。沿ON方向建立坐标轴(O点处x=0),图(b)中Ⅰ和Ⅱ图线分别为小球的重力势能和电势能随位置坐标x变化的图象,其中 (静电力恒量,取sin37°=0.6cos37°=0.8g=10m/s2)

(1)求电势能为时小球的位置坐标和小球的质量m

(2)已知在处时小球与杆间的弹力恰好为零,求小球的电量

(3)求小球释放瞬间弹簧的弹性势能

 

(1)1.0×10-3kg(2)(3) 【解析】(1)电势能为E1是最大,所以应是电荷q1对小球做负功和正功的分界点,即应该是图中M(过q1作的ON的垂线). x1=acos37°×cos37°=0.32a=0.32m, 根据图象得到mgh=E1, (2)小球受到重力G、库仑力F,则有: , 其中:r=x1tan37°=0.24a     带入数据,得:q2=2.56×10-6C    (3)对O到N,小球离开弹簧后到达N点的速度为零,根据能量守恒,得到 mgasin37°+E2-E0=EP           带入数据解得: Ep=10.96×10-3J  
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如图所示,光滑绝缘杆竖直放置,它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于BC两点,质量为m,带电荷量为-q的有孔小球从杆上的A点无初速度下滑,已知q<<QABh,小球滑到B点时速度大小为,则小球从A运动到B的过程中,电场力做多少功?若取A点电势为零,C点电势是多大?

 

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如图所示,一质量为m=1.0×10-2kg,带电量大小为q=1.0×10-6C的小球,用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,假设电场足够大,静止时悬线向左与竖直方向成37°角.小球在运动过程中电量保持不变,重力加速度g取10 m/s2.

(1)求电场强度E.

(2)若在某时刻将细线突然剪断,求经过1 s时小球的速度大小v及方向.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

 

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均匀带电的球壳在球外空间产生的电场可等效为电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面AB上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为RCD为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有MN两点,OMON2R.已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为____

 

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将一个电荷量为1.0×108 C的负电荷,从无穷远处移到电场中的A点,克服电场力做功2.0×108 J,现将该电荷从A点移到B点,电场力做功1.0×108 J.则电场中A点的电势为_________  ;B点电势 ___________ .(取无穷远处为零电势能点)

 

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一金属球,原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上abc三点的场强大小相比,________点最大。

 

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