2008高考物理总复习电场与磁场计算题
1．如图所示，A和B是两个相同的带电小球，可视为质点，质量均为m，电荷量均为q，A固定在绝缘地面上，B放在它的正上方很远距离的一块绝缘板上，现手持绝缘板使B从静止起以恒定的加速度a（a （1）B刚脱离绝缘板时的动能． （2）B在脱离绝缘板前的运动过程中，电场力和板的支持力对B做功的 （3）B脱离绝缘板时离A的高度H。 2．如图所示，A、B为两块平行金属板，A板带正电、B板带负电。两板之间存在着匀强电场，两板间距为d、电势差为U，在B板上开有两个间距为L的小孔。C、D为两块同心半圆形金属板，圆心都在贴近B板的O’处，C带正电、D带负电。两板间的距离很近，两板末端的中心线正对着B板上的小孔，两板间的电场强度可认为大小处处相等，方向都指向O’。半圆形金属板两端与B板的间隙可忽略不计。现从正对B板小孔紧靠A板的O处由静止释放一个质量为m、电量为q的带正电微粒（微粒的重力不计），问： （1）微粒穿过B板小孔时的速度多大？ （2）为了使微粒能在CD板间运动而不碰板，CD板间的电场强度大小应满足什么条件？ （3）从释放微粒开始，经过多长时间微粒通过半圆形金属板间的最低点P点？ A B 3．内壁光滑的圆环状管子固定在竖直平面内，环的圆心位于坐标圆点，圆环的半径为R ，x 轴位于水平面内，匀强电场在竖直平面内方向竖直向下，y 轴左侧场强大小q m g E ，右侧场强大小为 2 E ．质量为m 、电荷量为q 的带正电小球从A 点进入管中并沿逆时针方向运动，小球的直径略小于管子的内径，小球的初速度不计，求： （1）小球到达B 点时的加速度； （2）小球到达C 点时对圆环的压力； （3）通过进一步计算说明这种物理模型存在的问题及形成原因． 4．如图所示，一个质量为m =2.0×10-11kg ，电荷量q = +1.0×10-5C 的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经U 1=100V 电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压U 2=100V 。金属板长L =20cm ，两板间距d =310cm 。求： （1）微粒进入偏转电场时的速度v 0大小； （ 2）微粒射出偏转电场时的偏转角θ； （3）若该匀强磁场的宽度为D =10cm ，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B 至少多大？ 5．如图所示，在直角坐标系的第Ⅰ象限和第Ⅱ象限存在着电场强度均为正的匀强电场，其中第Ⅰ象限电场沿x轴正方向，第Ⅲ象限电场沿y轴负方向．在第Ⅱ象限和第Ⅳ象限存在着磁感应强度均为B的匀强磁场，磁场方向均垂直纸面向里．有一个电子从y轴的P点以垂直于y 轴的初速度v0进入第Ⅲ象限，第一次到达x轴上时速度方向与x轴负方向夹角为45°，第一次进入第Ⅰ象限时，与y轴夹角也是45°，经过一段时间电子又回到了P点，进行周期性运动．已知电子的电荷量为e，质量为m，不考虑重力和空气阻力．求： (1)P点距原点O的距离； (2)电子从P点出发到第一次回到P点所用的时间． 6．如图所示，真空中有一以（r，0）为圆心，半径为r的圆柱形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，在y≥r的范围内，有方向水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E；从O点向不同方向发射速率相同的质子，质子的运动轨迹均在纸面内. 已知质子的电量为e，质量为m，质子在磁场中的偏转半径也为r，不 计重力及阻力的作用，求： （1）质子射入磁场时的速度大小； （2）速度方向沿x轴正方向射入磁场的质子，到达y轴所需的时间； （3）速度方向与x轴正方向成30°角（如图中所示）射入磁场的 质子，到达y轴的位置坐标. 7．如图所示，x轴上方存在磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外（图中未画出）。x轴下方存在匀强电场，场强大小为E，方向沿与x轴负方向成60°角斜向下。一个质量为m，带电量为＋e的质子以速度v0从O点沿y轴正方向射入匀强磁场区域。质子飞出磁场区域后，从b点处穿过x轴进入匀强电场中，速度方向与x轴正方向成30°，之后通过了b点正下方的c点。不计质子的重力。 （1）画出质子运动的轨迹，并求出圆形匀强磁场 区域的最小半径和最小面积； （2）求出O点到c点的距离。 8．如图（a）所示，在真空中，半径为b的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场，磁场方向与纸面垂直．在磁场右侧有一对平行金属板M和N，两板间距离也为b，板长为2b，两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上，两板左端与O1也在同一直线上．有一电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进入磁场，当从圆周上的O1点飞出磁场时，给M、N板加上如图（b）所示电压u．最后粒子刚好以平行于N板的速度，从N板的边缘飞出．不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力． （1）求磁场的磁感应强度B； （2）求交变电压的周期T和电压U0的值； （3）若t = T 2时，将该粒子从MN板右侧沿板的中心线O2O1，仍以速率v0射入M、N之间， 求粒子从磁场中射出的点到P点的距离． 2 M U [ (1)mah (2)-m(g-a)h (3)[kq 2 /(mg-ma)]1/2 ] （1）微粒在加速电场中由动能定理得： 2 12 1mv qU = ① 解得v 0=1.0×104m/s ……3分 （2）微粒在偏转电场中做类平抛运动，有： m d qU a 2=，0 v L a at v y == ……2分 飞出电场时，速度偏转角的正切为： 3 1 2tan 120 = = = d U L U v v y θ ② 解得 θ=30o ……3分 （3）进入磁场时微粒的速度是：θ cos 0 v v = ③……2分 轨迹如图，由几何关系有：θsin r r D += ④ ……2分 洛伦兹力提供向心力：r m v Bqv 2 = ⑤ 由③～⑤联立得：θ θcos ) sin 1(0qD mv B += 代入数据解得：B ＝ 3/5=0.346T ……2分 所以，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B 至少为0.346T 。 (B =0.35T 照样给分) 解：（1）设微粒穿过B 板小孔时的速度为v ，根据动能定理，有 B A 212 qU mv = ⑴ 解得 v = （2）微粒进入半圆形金属板后，电场力提供向心力，有 22 2v v qE m m R L == ⑵ 联立⑴、⑵，得 4U E L = （3）微粒从释放开始经t 1射出B 板的小孔，则 1222 d d t v = == ⑶ 设微粒在半圆形金属板间运动经过 t 2第一次到达最低点P 点，则 24L t v π= = ⑷ 所以从释放微粒开始，经过()1224 L t t d π? +=+ ? P 点； 根据运动的对称性，易知再经过()122t t +微粒再一次经过P 点； …… 所以经过时间()2124L t k d π?=++ ? ，0,1,2,k =微粒经过P 点。 （1）2 2 1B mv qER mgR = + （2分） Rg v B 4= （1分） g R v a B x 42==（2分） g a y = g a B 17= （1分） 方向斜向右下方，与竖直方向夹角为4arctan （1分） （2）2 2 122C mv R qE R mg = + （2分） Rg v C 8=（1分） R v m qE mg F C 2=-- （2分） mg F 10= （1分） 由牛顿第三定律，小球对圆环的压力为mg 10，方向向下 （1分） （3）进一步计算发现小球第一次回到A 点时动能为qER ，这与静电力做功与路径无关 矛盾，出现问题的原因是：这种方向是平行直线但大小不等的电场是不存在的 （2分） （1）粒子自P 点进入磁场，从O 1点水平飞出磁场，运动的半径必为b ，………（1分） b m v B qv 200＝ 解得 bq m v B 0＝（1分） 由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外（2）粒子自O 1点进入电场，最后恰好从N 板的边缘平行飞出，设运动时间为t ，则 2b = v 0t 2 022122?? ? ????=T mb qU n b t = nT （n ＝1，2，…）解得 02nv b T ＝ （n ＝1，2，…） q nmv U 22 0＝ （n ＝1，2，…） （3）当t = T 2 粒子以速度v 0沿O 2O 1射入电场时，则该粒子恰好从M 板边缘以平行于极板 的速度射入磁场，且进入磁场的速度仍为v 0，运动的轨道半径仍为b ．…（2分） 设进入磁场的点为Q ，离开磁场的点为R ，圆心为O 3，如图所示，四边形OQ O 3R 是菱形，故O R ∥ QO 3． …………………………………………………………（2分） 所以P 、O 、R 三点共线，即POR 为圆的直径．即PR 间的 （1）质子先在匀强磁场中做匀速圆周运动，射出磁场后做匀速直线运动，最后进入匀 强电场做类平抛运动，轨迹如图所示.根据牛顿第二定 律，有200Be m R =v v 要使磁场的区域面积最小，则Oa 为磁场区域的直径，由几何关系可知：0 cos30r R = 求出圆形匀强磁场区域的最小半径r = 圆形匀强磁场区域的最小面积为22 2 0min 22 34m S r B e ππ==v （2）质子进入电场后，做类平抛运动，垂直电场方向：00sin30s t =v ； 平行电场方向：0 2 1cos302 s at = ，由牛顿第二定律eE ma =， 解得：s =。O 点到c 点的距离：d == 电场复习指导意见 20XX 年课标版考试大纲本章特点 概念多、抽象、容易混淆。电场强度、电场力、电势、电势差、电势能、 电场力做功。 公式多。在帮助学生理解公式的来龙去脉、物理意义、适用条件的同时，可将其归类。 正负号含义多。在静电场中，物理量的正负号含义不同，要帮助学生正确理解物理量的正负值的含义。 知识综合性强。要把力学的所有知识、规律、解决问题的方法和能力应用 内 容要求说明 54．两种电荷．电荷守恒 55．真空中的库仑定律．电荷量 56．电场．电场强度．电场线．点电荷的场 强．匀强电场．电场强度的叠加 57．电势能．电势差．电势．等势面 58．匀强电场中电势差跟电场强度的关系 59．静电屏蔽 60．带电粒子在匀强电场中的运动 61．示波管．示波器及其应用 62．电容器的电容 63．平行板电容器的电容，常用的电容器 Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ 带电粒子在匀强 电场中运动的计算，只 限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况 到电场当中 具体复习建议 一．两种电荷，电荷守恒，电荷量（Ⅰ） 1．两种电荷的定义方式。（丝绸摩擦玻璃棒，定义玻璃棒带正点；毛皮 摩擦橡胶棒，定义橡胶棒带负电） 2．从物质的微观结构及物体带电方法 接触带电（所带电性与原带电体相同） 摩擦起电（两物体带等量异性电荷） 感应带电（两导体带等量异性电荷） 3．由于物体的带电过程就是电子的转移过程，所以带电过程中遵循电荷守恒。每个物体所带电量应为电子电量（基本电量）的整数倍。 4．知道相同的两金属球绝缘接触后将平分两球原来所带净电荷量。（注意电性） 二．真空中的库仑定律（Ⅱ）1．r r q kq F 2 2112 或 2 2121 12r q kq F F 方向在两点电荷连线上，满足同性相斥，异性相吸。2．规律在以下情况下可使用：（1）规定为点电荷；（2）可视为点电荷； （3）均匀带电球体可用点电荷等效处理，绝缘均匀带电球体间的库仑力可用库仑定律 2 21r q kq F 等效处理，但r 表示 两球心之间的距离。（其它形状的带电体不可用电荷中心等效） （4）用点电荷库仑定律定性分析绝缘带电金属球相互作用力的情况 两球带同性电荷时：2 21r q kq F r 表示两球心间距，方向在球心连线上 两球带异性电荷时：2 21r q kq F r 表示两球心间距，方向在球心连线上 3．点电荷库仑力参与下的平衡模型（两质量相同的带电通草球模型） 4．两相同的绝缘带电体相互接触后再放回原处 （1）相互作用力是斥力或为零（带等量异性电荷时为零） L mg F T α mgtg l q kq 2 2 1) sin 2(3 2 21sin 4cos l q kq mg T 高中物理电场补充练习题及答案 1、对下列物理公式的理解，说法正确的是：B A.由公式v a t ?= 可知，加速度a 由速度的变化量v ?和时间t 决定 B.由公式F a m =可知，加速度a 由物体所受合外力F 和物体的质量m 决定 C.由公式F E q =可知，电场强度E 由电荷受到的电场力F 和电荷的电量q 决定 D.由公式Q C U =可知，电容器的电容C 由电容器所带电量Q 和两板间的电势差U 决定 2、在如图所示的四种电场中，分别标记有a 、b 两点。其中a 、b 两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同的是：B A.甲图：与点电荷等距的a 、b 两点 B.乙图：两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点 C.丙图：点电荷与带电平板形成的电场中平板上表面的a 、b 两点 D.丁图：匀强电场中的a 、b 两点 3、如图所示，在某一点电荷Q 产生的电场中，有a 、b 两点。其中a 点的场强大小为E a ，方向与ab 连线成120°角；b 点的场强大小为E b ， 方向与ab 连线成150°角。则关于a 、b 两点场强大小及电势高低说法 正确的是：AC A.E a =3E b B.3b a E E = C.b a ??> D.b a ??< 4、如图所示，有一带负电的粒子，自A 点沿电场线运动到B 点，在此过程中该带电粒子： B A.所受的电场力逐渐增大，电势能逐渐增大 B.所受的电场力逐渐增大，电势能逐渐减小 C.所受的电场力逐渐减小，电势能逐渐增大 D.所受的电场力逐渐减小，电势能逐渐减小 5、A 、B 是某电场中一条电场线上的两点，一正电荷仅在电场力作 用下，沿电场线从A 点运动到B 点，速度图象如右图所示，下列关 于A 、B 两点电场强度E 的大小和电势的高低的判断，正确的是：D A.E A ＞E B B.E A ＜E B C.φA ＜φB D.φA ＞φB 6、如图所示，a 、b 是两个电荷量都为Q 的正点电荷。O 是它们连线的中点，P 、P ′是它们连线中垂线上的两个点。从P 点由静止释放 ·a · b ·a ·b ·b ·a ·a ·b 甲 乙 丙 丁 稳恒磁场 一.选择题: 1.边长为L 的一个导体方框上通有电流I,则此框中心的磁感应强度[ ]. (1)与L 有关 (2)正比于L 2 (3)正比于L (4)反比于L (5)与I 2有关 2.一载有电流I 的细导线分别均匀密绕成半径为R 和r (R=2r)的螺线管,两螺线管单位长度上的匝数相等,?两螺线管中的磁感应强度的大小B R 和B r 应满足:[ ] (1)B R =2B r (2)B R =B r (3)2B R =2B r (4)B R =4B r 3.均匀磁场的磁感应强度B 垂直于半径为r 的圆面.今以该圆周为边线作一半球面s,则通过s 面的磁通量的大小为:[ ] (1) 2B r 2π (2)B r 2 π. (3) 0 . (4) 无法确定. 4.如图,在一圆形电流I 所在的平面内,选取一个同心圆形闭和回路L,则由安培环路定理可知:[ ] (1) 0=??L l B d 且环路上任意一点B=0， (2) 0=??L l B d 且环路上任意一点B ≠0, (3) 0≠??L l B d 且环路上任意一点B ≠0， (4) 0≠??L l B d 且环路上任意一点B=常数。 5.一半导体样品通过的电流为I, 放在磁场中,如图,实验测的霍耳电压U ba <0, 此半导体是[ ] (1) N 型 (2)P 型 6. 反，这两圆柱面之间距轴线为r 处的磁感应强度大小为［ ］ （1） 0 （2）r I πμ20 （3）r I πμ0 （4）πμ20Ir 7.可以用安培环路定理求磁场的是 ［ ］ （1）通电螺绕环 （2）圆电流 （3）半圆电流 （4）一段直电流 《向心力的计算》 一、计算题 1.如图所示，长为L的细绳一端与一质量为m的小球可看成质点 相连，可绕过O点的水平转轴在竖直面内无摩擦地转动．在最 低点a处给一个初速度，使小球恰好能通过最高点完成完整的圆 周运动，求： 小球过b点时的速度大小； 初速度的大小； 最低点处绳中的拉力大小． 2.如图所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的直 轨道相切，半径，物块A以的速度滑入圆轨道，滑过最高点Q，再沿圆轨道滑出后，与直轨上P处静止的物块B碰撞，碰后粘在一起运动。P点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段，光滑段交替排列，每段长度都为。物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为，A、B的质量均为重力加速度g 取；A、B视为质点，碰撞时间极短。 求A滑过Q点时的速度大小V和受到的弹力大小F； 若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上，求k的数值； 求碰后AB滑至第n个光滑段上的速度与n的关系式。 3.如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管 道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过秒后又恰好垂直与倾角为的斜面相碰到。已知圆轨道半径为，小球的质量为，g取求 小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离 小球经过圆弧轨道的B点时，受到轨道的作用力的大小和方向？ 小球经过圆弧轨道的A点时的速率。 4.如图所示，倾角为的粗糙平直导轨与半径为R的光 滑圆环轨道相切，切点为B，整个轨道处在竖直平面内。一 质量为m的小滑块从轨道上离地面高为的D处无初速 下滑进入圆环轨道，接着小滑块从圆环最高点C水平飞出， 恰好击中导轨上与圆心O等高的P点，不计空气阻力。求： 小滑块在C点飞出的速率； 在圆环最低点时滑块对圆环轨道压力的大小； 滑块与斜轨之间的动摩擦因数。 电场计算题专项练习题 1.在场强为E的匀强电场中，取O点为圆心，r为半径作一圆周，在O点固定一电荷量为+Q的点电荷， a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点．当把一试探电荷+q放在d点恰好平衡（如图所示，不计重力） （1）匀强电场场强E的大小、方向如何？ （2）试探电荷+q放在点c时，受力F c的大小、方向如何？ （3）试探电荷+q放在点b时，受力F b的大小、方向如何？ 2.如图所示的电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d，各面电势已在图中标出，现有一质量为m的带电小球以速度v0，方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动．问：（1）小球应带何种电荷？电荷量是多少？ （2）在入射方向上小球最大位移量是多少？（电场足够大） 3.如图1－4－18所示，一质量为m、带有电荷量－q的小物体，可以在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙．轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox轴正方向，小物体以速度v0从x0点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力F f作用，且F f 4.真空中存在空间围足够大的，水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m 、带正电的小球由静止释放，运动中小球的速度与竖直方向夹角为37°（取sin37°= 0.6, cos37°= 0.8）。现将该小球从电场中某点以初速度v 0竖直向上抛出。求运动过程中 （1）小球受到的电场力的大小及方向； （2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量； 5.如图所示,匀强电场中三点A 、B 、C 是三角形的三个顶点，∠ABC=∠CAB=30°BC=m 32，已知电场线平行于△ABC 所在的平面，一个带电荷量q=－2×10-6C 的点电荷由A 移到B 的过程中，电势能增加1.2×10-5J ，由B 移到C 的过程中，电场力做功6×10-6 J ，求： ⑴A 、C 两点的电势差U AC ⑵该电场的场强E 6.如图所示，在匀强电场中，电荷量q ＝-5.0×10 －10 C 的负电荷，由a 点移到b 点和由a 点移到c 点，静电力做功都是4.0×10－8 J ．已知a 、b 、c 三点的连线组成直角三角形，ab ＝20 cm ，∠a ＝37°，∠c ＝ 90°，(sin 37°=0.6 ，cos37°=0.8)求： (1)a 、b 两点的电势差ab U ； (2)匀强电场的场强大小和方向． 磁场综合训练（一） 1.弹性挡板围成边长为L = 100cm 的正方形abcd ，固定在光滑的水平面上，匀强磁场竖直向 下，磁感应强度为B = 0.5T ，如图所示. 质量为m =2×10-4kg 、带电量为q =4×10-3C 的小 球，从cd 边中点的小孔P 处以某一速度v 垂直于cd 边和磁场方向射入，以后小球和挡板 的碰撞过程中没有能量损失. （1）为使小球在最短的时间内从P 点垂直于dc 射出来，小球入射的速度v 1是多少？ （2）若小球以v 2 = 1 m/s 的速度入射，则需经过多少时间才能由P 点出来？ 2. 如图所示, 在区域足够大空间中充满磁感应强度大小为B 的匀强磁场,其方向垂直于纸面 向里.在纸面内固定放置一绝缘材料制成的边长为L 的等边三角形框架DEF , DE 中点S 处 有一粒子发射源,发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于DE 边向下，如图（a ）所示. 发射粒子的电量为+q ,质量为m ,但速度v 有各种不同的数值.若这些粒子和三角形框架碰撞 时均无能量损失,并要求每一次碰撞时速度方向垂直于被碰的边.试求： （1）带电粒子的速度v 为多大时,能够打到E 点? （2）为使S 点发出的粒子最终又回到S 点,且运动时间最短,v 应为多大?最短时间为多少? （3）若磁场是半径为a 的圆柱形区域，如图（b ）所示(图中圆为其横截面)，圆柱的轴线 通过等边三角形的中心O ，且a =)10 1 33( L .要使S 点发出的粒子最终又回到S 点， 带电粒子速度v 的大小应取哪些数值？ 3.在直径为d 的圆形区域内存在 匀强磁场，磁场方向垂直于圆面 指向纸外．一电荷量为q ，质量 为m 的粒子，从磁场区域的一条直径AC 上的A 点射入磁场，其速度大小为v 0,方向和AC 成α．若 此粒子恰好能打在磁场区域圆 周上D 点，AD 和AC 的夹角为β，如图所示．求该匀强磁场的磁感强度B 的大小． 4.如图所示，真空中有一半径为R 的圆形磁场区域，圆心为O ，磁场的方向垂直纸面向内， 磁感强度为B ，距离O 为2R 处有一光屏MN ，MN 垂直于纸面放置，AO 过半径垂直于屏，延 长线交于C ．一个带负电粒子以初速度v 0沿AC 方向进入圆形磁场区域，最后打在屏上D 点，DC 相距23R ，不计粒子的重力．若该粒子仍以初速v 0从A 点进入圆形磁场区域， 但方向和AC 成600 角向右上方，粒子最后打在屏上E 5.如图所示，3条足够长的平行虚线a 、b 、c ，ab 间和bc 间相距分别为2L 和L ，ab bc 间都有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度分别为B 2B 。质量为m ，带电量为q 的粒子沿垂直于界面a 的方向射入磁场区域，不计重力，为使粒子能从界面c 射出磁场， 粒子的初速度大小应满足什么条件？ a b c d B P v C D α β v 0 L B v E S F D （a ） a O E S F D L v （b ） 目录 牛顿第二定律 (2) 功能 (3) 动量 (3) 力学综合 (3) 动量能量综合 (4) 带电粒子在电场中的运动 (6) 带电粒子在磁场中的运动 (7) 电磁感应 (8) 法拉第电磁感应定律（动生与感生电动势） (8) 杆切割 (8) 线框切割 (9) 感生电动势 (9) 电磁感应中的功能问题 (10) 电磁科技应用 (11) 热学 (12) 光学 (14) 近代物理 (15) 思想方法原理类 (16) 牛顿第二定律 1.【2019天津卷】完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并 取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长L1＝150m，BC水平投影L2＝63m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°（sin12°≈0.21）。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6s到达B点进入BC．已知飞行员的质量m＝60kg，g＝10m/s2，求 （1）舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W； （2）舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力F N多大。 2.【2019江苏卷】如图所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐。 A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ．先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，在B上滑动距离L后停下。接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求： （1）A被敲击后获得的初速度大小v A； （2）在左边缘再次对齐的前、后，B运动加速度的大小a B、a B′； （3）B被敲击后获得的初速度大小v B。 专题04 电场 1．【2017〃江苏卷】如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点．由O点静止释放的电子恰好能运动到P点．现将C板向右平移到P'点，则由O点静止释放的电子 （A）运动到P点返回 （B）运动到P和P'点之间返回 （C）运动到P'点返回 （D）穿过P'点 【答案】A 【考点定位】带电粒子在电场中的运动动能定理电容器 【名师点睛】本题是带电粒子在电场中的运动，主要考察匀变速直线运动的规律及动能定理，重点是电容器的动态分析，在电荷量Q不变的时候，板间的电场强度与板间距无关． 2．【2017〃天津卷】如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点 的加速度大小分别为a A 、a B ，电势能分别为E pA 、E pB 。下列说法正确的是 A ．电子一定从A 向 B 运动 B ．若a A >a B ，则Q 靠近M 端且为正电荷 C ．无论Q 为正电荷还是负电荷一定有E pA 16．（12分） 如图所示，空间存在范围足够大的竖直向下的匀强电场，电场强度大小E =l．0×10-4v/m，在绝缘地板上固定有一带正电的小圆环A。初始时，带正电的绝缘小球B静止在圆环A的圆心正上方，B的电荷量为g= 9×10-7C，且B电荷量始终保持不变。始终不带电的绝缘小球c从距离B为x0= 0.9m的正上方自由下落，它与B发生对心碰撞，碰后不粘连但立即与B一起竖直向下运动。它们到达最低点后（未接触绝缘地板及小圆环A）又向上运动，当C、B刚好分离时它们不再上升。已知初始时，B离A圆心的高度r= 0．3m．绝缘小球B、C均可以视为质点，且质量相等，圆环A可看作电量集中在圆心处电荷量也为q =9×l0-7C的点电荷，静电引力常量k=9×109Nm2／C2．（g取10m/s2）。求：（l）试求B球质量m; （2）从碰后到刚好分离过程中A对B的库仑力所做 的功。 15如图所示一质量为m、带电量为q的小球，用长为L的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成θ角，重力加速度为g。（1）求电场强度E。（2）若在某时刻给小球 一个沿切线方向的初速度v。小球恰好能在竖直平面 内做完整的圆周运动求v。为多大？ . 16．（14分）如图：在一绝缘水平面上，一竖直绝缘挡板固定在O点，ON段表面粗糙，长度S=0．02m，NM段表面光滑，长度L=0．5m．在水平面的上方有一水平向左的匀强电场，场强为2×lo5 N/C．有一小滑块质量为5×10－3 kg，带正电，电量为1×l0一7C，小滑块与ON段表面的动摩擦因数为0．4，将小滑块从M点由静止释放，小滑块在运动过程中没有电量损失，与挡板相碰时不计机械能损失。g取l0m/S2．求： （1）小滑块从释放用多长时间第一次与挡板相碰？ （2）小滑块最后停在距离挡板多远的位置？ 稳恒磁场计算题 144.稳恒磁学计算题144、如下图所示，AB 、CD 为长直导线BC 为圆心在O 点的一段圆弧形导线，其半径为R ．若通以电流 I ，求O 点的磁感应强度． 解：如图所示，O 点磁场由DC 、CB 、BA 三部分电流产生，其中： DC 产生 )21(4)2sin 4(sin 45cos 400 01-=-= R I R I B πμπ π πμ 方向向里 CB 产生 R I R I B 16224002 μμππ == 方向向里 BA 产生 03=B R I R I B B B B O 16)12(400321μπμ+-=++= 方向向里 145、如图所示，一载流导线中间部分被弯成半圆弧状，其圆心点为O ，圆弧半径为R 。若导线的流过电流I ，求圆心O 处的磁感应强度。 解：两段直电流部分在O 点产生的磁场 01=B 弧线电流在O 点产生的磁场 R I B 2202μπα= R I R I B B B O πα μπαμ42220 021== +=∴ 146、载流体如图所示，求两半圆的圆心点P 处的磁感应强度。 解：水平直电流产生 01=B 大半圆 产生 1 024R I B μ= 方向向里 小半圆 产生 2 034R I B μ= 方向向里 竖直直电流产生 2 044R I B πμ= 方向向外 4321B B B B B O +++=∴ )1 11(44442 210202 01 0R R R I R I R I R I B O πμπμμμ-+=- + = 方向向里 147、在真空中，有两根互相平行的无限长直导线相距0.1m ，通有方向相反的电流，I 1=20A,I 2=10A ，如图所示．试求空 、解：取垂直纸面向里为正，如图设X 轴。 ) 1.0(102102)(2272010x x x x d I x I B --?=-+= -πμπμ 在电流1I 左侧，B 方向垂直纸面向外 在电流1I 、2I 之间，B 方向垂直纸面向里 在电流2I 右侧，当m x 2.0<时，B 方向垂直纸面向外 精品文档 2015-2016 学年度???学校12月月考卷 试卷副标题 题号 -一- -二二 三 四 五 六 七 总分 得分 注意事项： 1 ?答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2 ?请将答案正确填写在答题卡上 第I 卷（选择题） 请点击修改第I 卷的文字说明 2 .如图所示，A 为空心金属球，B 为金属球，将另一带正电的小球 C 从A 球开口处放入 A 球中央，不接触 A 球，然后用手摸一下 A 球，再用手接触一下 B 球，再移走C 球，则 C. A 、B 两球都带负电 D . A 、B 两球都带正电 3. 如图所示两个带等量正电荷的点电荷， O 点为两电荷连线 的中点，a 点在连线的中垂 线上，若在a 点由静止释放一个电子，只在静电力的作用下，关于电子的运动，下列说 法正确的是（ ） 绝密★启用前 评卷人 得分 、选择题（题型注释） 1.如图所示，两个等量异号的点电荷在其连线的中垂线上有与连线中点 O 等距离的两 点a 、b ,在连线上有距中点 O 等距离的两点 c 、 d ,则下列场强大小关系式正确的是 E a =E c =E ) E a V E d D . E c >E O >E d B . A 球带负电，B 球不带电 A . E a =E b V E c B A. 电子在从a向0运动的过程中，加速度一定越来越大，速度一定越来越大 B. 电子在从a向0运动的过程中，加速度可能越来越小，速度一定越来越大 C. 电子运动到0时，加速度为零，速度最大 D. 电子通过0后，加速度可能先增大后减小，速度一定越来越小，一直到速度为零 4. 如图所示，在0点放置正点电荷Q, a、b两点的连线过0点，且Oa= ab。以下说法正确的是： + Q 0 a b A. 将质子从a点由静止释放，质子向b点做匀加速运动 B. 将质子从a点由静止释放，质子运动到b点时的速率为v,则将a粒子从a点由静止释放后运动到b点时的速率为—v 2 C. 若电子以0a为半径绕0点做匀速圆周运动的线速度为 点做匀速圆周运动的线速度为2v D. 若电子以0a为半径绕0点做匀速圆周运动的线速度为 点做匀速圆周运动的线速度为 2 v 2 5. 截面积为S的导线中通有电流I，导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e,自由电子定向移动的速率是v,则在时间At内通过导线某一横截面的自由电子的个数是（） A. nSv t B . nv t C . eS 6 .如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷 L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为+q的小球 v,则电子以0b为半径绕0 v,则电子以0b为半径绕0 距离为d,电荷量分别为+ Q和-Q。 在它们的水平中垂线上固定一根长为以初 速度v o从管口射入，则小球 A.速度先增大后减小 磁场12个计算题 参考答案与试题解析 一．解答题（共12小题） 1．图中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外．O是MN上的一点，从O点可以向磁场区域发射电量为+q、质量为m、速率为v的粒子，粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向．已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇，P到O的距离为L，不计重力及粒子间的相互作用． （1）求所考察的粒子在磁场中的轨道半径． （2）求这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔． 【分析】（1）粒子射入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，根据牛顿第二定律列式即可求得半径； （2）根据时间与转过的角度之间的关系求得两个粒子从O点射入磁场的时间间隔之差值． 【解答】解：（1）设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R，由牛顿第二定律，有： 得： （2）如图所示，以OP为弦可画两个半径半径相同的圆，分别表示在P点相遇的 两个粒子的轨道，圆心和直径分别为O 1、O 2 和OO 1 Q 1 、OO 2 Q 2 ，在O处两个圆的切 线分别表示两个粒子的射入方向，用θ表示它们之间的夹角．由几何关系可知： ∠PO 1Q 1 =∠PO 2 Q 2 =θ 从O点射入到相遇，粒子1的路程为半个圆周加弧长Q 1 P Q 1 P=Rθ 粒子2的路程为半个圆周减弧长PQ 2 PQ 2 =Rθ 粒子1运动的时间： 粒子2运动的时间： 两粒子射入的时间间隔： 因 得 解得： 答：（1）所考察的粒子在磁场中的轨道半径是． （2）这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔是． 【点评】本题考查带电粒子在磁场中的运动，关键是明确洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求解出半径，然后结合几何关系列式求解，属于带电粒子在磁场中运动的基础题型． 2．如图所示，两根光滑平行的金属导轨相距5m，固定在水平面上，导轨之间接有电源盒开关，整个装置处于磁感应强度为2T，方向与导轨平行的匀强磁场中．当开关闭合时，一根垂直放在导轨上的导体棒MN恰好对金属导轨没有压力．若导体棒MN的质量为4kg，电阻为2Ω，电源的内阻为Ω，其余部分电阻忽略不计，g=10m/s2．求： （1）通过导体棒MN的电流大小； （2）电源的电动势． 【分析】根据平衡条件求出安培力大小，进而电流大小； 闭合电路欧姆定律求电动势的大小； 【解答】解：（1）根据竖直方向受力平衡：mg=BIL 得：I===4A （2）根据闭合电路欧姆定律：E=I（R+r） 得：E=4×=10V 答：（1）通过导体棒MN的电流大小为4A； （2）电源的电动势为10V． 【点评】本题是电路知识、力学知识的综合，掌握闭合电路欧姆定律、安培力公式是解题的关键，常规题，不容有失． 考前题 1．（18分）如图所示，O 点为固定转轴，把一个长度为l 的细绳上端固定在O 点，细绳下端系一个质量为m 的小摆球，当小摆球处于静止状态时恰好与平台的右端点B 点接触，但无压力。一个质量为M 的小钢球沿着光滑的平台自左向右运动到B 点时与静止的小摆球m 发生正碰，碰撞后摆球在绳的约束下作圆周运动，且恰好能够经过最高点A ，而小钢球M 做平抛运动落在水平地面上的C 点。测得B 、C 两点间的水平距离DC=x ，平台的高度为h ，不计空气阻力，本地的重力加速度为g ，请计算： （1）碰撞后小钢球M 做平抛运动的初速度大小； （2）小把球m 经过最高点A 时的动能； （3）碰撞前小钢球M 在平台上向右运动的速度大小。 1．解析 （1）设M 做平抛运动的初速度是v ， 2 21,gt h vt x = = h g x v 2= （2）摆球m 经最高点A 时只受重力作用， l v m mg A 2 = 摆球经最高点A 时的动能为A E ； mgl mv E A A 2 1212= = （3）碰后小摆球m 作圆周运动时机械能守恒， mgl mv mv A B 22 12 1 22+= gl v B 5= 设碰前M 的运动速度是 v ，M 与m 碰撞时系统的动量守恒 B mv Mv Mv +=0 gl M m h g x v 52+ = 2．如图，光滑轨道固定在竖直平面内，水平段紧贴地面，弯曲段的顶部切线水平、离地高为h ；滑块A 静止在水平轨道上， v 0=40m/s 的子弹水平射入滑块A 后一起沿轨道向右运动，并从轨道顶部水平抛出．已知滑块A 的质量是子弹的3倍，取g=10m/s 2，不计空气阻力．求： （1）子弹射入滑块后一起运动的速度； （2）水平距离x 与h 关系的表达式； （3）当h 多高时，x 最大，并求出这个最大值． 专题四静电场 1、某静电场的电场线分布如图所示，P、Q为该电场中的两点， 下列说法正确的是 A．P点电势高于Q点电势 B．P点场强小于Q点场强 C．将负电荷从P点移动到Q点，其电势能减少 D．将负电荷从P点移动到Q点，电场力做负功 2、水平线上的O点放置一点电荷，图中画出电荷周围对称分布的 几条电场线，如图所示。以水平线上的某点O'为圆心画一个圆，与 电场线分别相交于a、b、c、d、e，则下列说法正确的是( ) A．b、e两点的电场强度相同B．a点电势低于c点电势 C．b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差D．电子沿圆周由d到b，电场力做正功3、图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带负电的点电荷。 一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运 动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子（） A．带负电B．在c点受力最大 C．在b点的电势能大于在c点的电势能 D．由a点到b点的动能变化小于有b点到c点的动能变化 4、如图所示，虚线是两个等量点电荷所产生的静电场中的一簇等势 线，若不计重力的带电粒子从a点射入电场后恰能沿图中的实线运 动，b点是其运动轨迹上的另一点，则下述判断正确的是 A．由a到b的过程中电场力对带电粒子做正功 B．由a到b的过程中带电粒子的电势能在不断减小 C．若粒子带正电，两等量点电荷均带正电 D．若粒子带负电，a点电势高于b点电势 5、一质子从A点射入电场，从B点射出，电场的等差等势面和 质子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不 计质子的重力。下列说法正确的是 A．A点的电势高于B点的电势 B．质子的加速度先不变，后变小 C．质子的动能不断减小 D．质子的电势能先减小，后增大 6、如图，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的检验电荷q1、 q2分别置于A、B两点，虚线为等势线。取无穷远处为零电势点， 若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则 下列说法正确的是 A．B点电势高于A点电势B．q1在A点的电势能大于q2在B点的电势能 C．点电荷Q带负电D．q1的电荷量大于q2的电荷量 7、如图所示，虚线为某一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，M、N为运动轨迹上两 电场练习题 1．如图所示，一重力不计的带电粒子以某一速度进入负点电荷形成的电场中，且只在电场力作用下依次通过M、N、P三点，其中N点是轨迹上距离负点电荷最近的点。若粒子在M 点和P点的速率相等，则（） A．粒子在M、P两点时的加速度相同 B．粒子可能带负电且做匀速圆周运动 C．粒子在N点时的加速度最大、电势能最大 D．M、N两点的电势差U MN等于P、N两点的电势差U PN 2．如图所示，在点电荷的电场中，ab所在的电场线竖直向下，在a点由静止释放一个质量为m，电荷量大小为q的带电粒子，粒子到达b点时速度恰好为零，a、b间的高度差为h，则下列说法正确的是（） A．带电粒子带正电 B．a、b两点间的电势差U ab＝ C．b点电势大于a点电势 D．a点场强大于b点场强 3．如图所示，在光滑绝缘水平面上，两个带等量正电的点电荷M、N，分别固定在A、B 两点，O为AB连线的中点，CD为AB的垂直平分线上关于AB连线对称的两点，在CO 之间的F点由静止释放一个带负电的小球P（设不改变原来的电场分布），在以后的一段时间内，P在CD连线上做往复运动，则（） A．AB两点电荷产生的电场在中垂线上合场强从C至D一定先减小后增大 B．小球P的带电量缓慢减小，则它往复运动过程中每次经过O点时的速率不断增大C．点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大，则小球P往复运动过程中周期不断减小 D．点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大，CD两点的电势差U CD不断变大 4．如图所示，图中两组曲线中实线代表电场线（方向未画出）、虚线a、b、c代表等势面，已知a与b、b与c之间的电势差相等，b等势面的电势为零，虚线AB是一个电荷量为q＝+4.8×10﹣10C的粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，若带电粒子过a、c等势面时的动能分别为4.8×10﹣9J和9.6×10﹣9J，则下列说法正确的是（） A．相邻等势面间的电势差为10V B．a等势面的电势为5V，c等势面的电势为﹣10V C．带电粒子一定是从A点运动到B点 D．带电粒子运动到b等势面时电场力的方向一定是沿电场线的切线方向斜向下 5．如图，A、B两点固定有电荷量分别为+Q1和+Q2的点电荷，A、B连线上有C、D两点，且AC＝CD＝DB．试探电荷+q只在静电力作用下，从C点向右沿直线运动到D点，电势能先减小后增大，则（） 1、弹性挡板围成边长为L= 100cm的正方形abcd，固定在光滑的水平面上，匀强磁场竖直向下，磁感应强度为B = 0.5T，如图所示. 质量为m=2×10-4kg、带电量为q=4×10-3C的小球，从cd边中点的小孔P处以某一速度v垂直于cd边和磁场方向射入，以后小球与挡板的碰撞过程中没有能量损失. （1）为使小球在最短的时间内从P点垂直于dc射出来，小球入射的速度v1是多少？ （2）若小球以v2 = 1 m/s的速度入射，则需经过多少时间才能由P点出来？ 2、如图所示, 在区域足够大空间中充满磁感应强度大小为B的匀强磁场,其方向垂直于纸面向里.在纸面内固定放置一绝缘材料制成的边长为L的等边三角形框架DEF, DE中点S处有一粒子发射源,发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于DE边向下，如图（a）所示.发射粒子的电量为+q,质量为m,但速度v有各种不同的数值.若这些粒子与三角形框架碰撞时均无能量损失,并要求每一次碰撞时速度方向垂直于被碰的边.试求： （1）带电粒子的速度v为多大时,能够打到E点? （2）为使S点发出的粒子最终又回到S点,且运动时间最短,v应为多大?最短时间为多少? （3）若磁场是半径为a的圆柱形区域，如图（b）所示(图中圆为其横截面)，圆柱的轴线通过等边三角形的中心O，且 a= ) 10 1 3 3 ( L.要使S点发出的粒子最终又回到S点，带电粒子速度v的大小应取哪些数值？ 3、在直径为d的圆形区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于圆面指向纸外．一电荷量为q，质量为m的粒子，从磁场区域的一条直径AC上的A点射入磁场，其速度大小为v0,方向与AC成α．若此粒子恰好能打在磁场区域圆周上D点，AD与AC的夹角为β，如图所示．求该匀强磁场的磁感强度B的大小？ 4、如图所示，真空中有一半径为R的圆形磁场区域，圆心为O，磁场的方向垂直纸面向内，磁感强度为B，距离O为2R处有一光屏MN，MN垂直于纸面放置，AO过半径垂直于屏，延长线交于C．一个带负电粒子以初速度v0沿AC方向进入圆形磁场 区域，最后打在屏上D点，DC相距23R，不计粒子的重力．若该粒子仍以初速v 0从A点进入圆形磁场区域，但方向与AC 成600角向右上方，粒子最后打在屏上E点，求粒子从A到E所用时间？ a b c d A F D （a） （b） 计算题强化专练-热学 一、计算题（本大题共5小题，共50.0分） 1.如图所示，质量为m=6kg的绝热气缸（厚度不计），横截面积为S=10cm2，倒扣在 水平桌面上（与桌面有缝隙），气缸内有一绝热的“T”型活塞固定在桌面上，活塞与气缸封闭一定质量的理想气体，活塞在气缸内可无摩擦滑动且不漏气．开始时，封闭气体的温度为t0=27℃，压强P=0.5×105P a，g取10m/s2，大气压强为 P0=1.0×105P a．求： ①此时桌面对气缸的作用力大小； ②通过电热丝给封闭气体缓慢加热到t2，使气缸刚好对水平桌面无压力，求t2的值 ． 2.如图所示，用质量为m=1kg、横截面积为S=10cm2的活塞在气 缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁之间的摩擦忽 略不计。开始时活塞距气缸底的高度为h=10cm且气缸足够 高，气体温度为t=27℃，外界大气压强为p0=1.0×105Pa，取 g=10m/s2，绝对零度取-273℃．求： （i）此时封闭气体的压强； （ii）给气缸缓慢加热，当缸内气体吸收4.5J的热量时，内能 的增加量为2.3J，求此时缸内气体的温度。 3.如图所示，竖直放置的U形管左端封闭，右端开口，左管横截面积为右管横截面 积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为l，温度为T的空气柱，左右两管水银面高度差为hcm，外界大气压为h0cmHg . (1)若向右管中缓慢注入水银，直至两管水银面相平(原右管中水银没全部进入水平 部分)，求在右管中注入水银柱的长度h1(以cm为单位)； (2)在两管水银面相平后，缓慢升高气体的温度至空气柱的长度变为开始时的长度l ，求此时空气柱的温度T′. 4.一内壁光滑、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部 有一轻活塞．初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示．已知大气压强p0=75cmHg ，环境温度不变． （1）求右侧封闭气体的压强p右； （2）现用力向下缓慢推活塞，直至管内两边水银柱高度相等并达到稳定．求此时右侧封闭气体的压强p右； （3）求第(2)问中活塞下移的距离x． 16．（12分） 如图所示，空间存在围足够大的竖直向下的匀强电场，电场强度大小E =l．0×10-4v/m，在绝缘地板上固定有一带正电的小圆环A。初始时，带正电的绝缘小球B静止在圆环A的圆心正上方，B的电荷量为g= 9×10-7C，且B电荷量始终保持不变。始终不带电的绝缘小球c从距离B为x0= 0.9m的正上方自由下落，它与B发生对心碰撞，碰后不粘连但立即与B一起竖直向下运动。它们到达最低点后（未接触绝缘地板及小圆环A）又向上运动，当C、B刚好分离时它们不再上升。已知初始时，B离A圆心的高度r= 0．3m．绝缘小球B、C均可以视为质点，且质量相等，圆环A可看作电量集中在圆心处电荷量也为q =9×l0-7C的点电荷，静电引力常量k=9×109Nm2／C2．（g取10m/s2）。求：（l）试求B球质量m; （2）从碰后到刚好分离过程中A对B的库仑力所做的功。 15如图所示一质量为m、带电量为q的小球，用长为L的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成θ角，重力加速度为g。（1）求电场强度E。（2）若在某时刻给小球一个沿切线方向的初速度v。小球恰好能在竖直平面做完整的圆周运动求v。为多大？ . 16．（14分）如图：在一绝缘水平面上，一竖直绝缘挡板固定在O点，ON段表面粗糙，长度S=0．02m，NM段表面光滑，长度L=0．5m．在水平面的上方有一水平向左的匀强电场，场强为2×lo5 N/C．有一小滑块质量为5×10－3 kg，带正电，电量为1×l0一7C，小滑块与ON段表面的动摩擦因数为0．4，将小滑块从M点由静止释放，小滑块在运动过程中没有电量损失，与挡板相碰时不 电磁场计算题专项练习 一、电场 1、（20分）如图所示，为一个实验室模拟货物传送的装置，A 是一个表面绝缘质量为1kg 的小车，小车置于光滑的水平面上，在小车左端放置一质量为0.1kg 带电量为q =1×10-2C 的绝缘货柜，现将一质量为0.9kg 的货物放在货柜内．在传送途中有一水平电场，可以通过开关控制其有、无及方向．先产生一个方向水平向右，大小E 1=3×102N/m 的电场，小车和货柜开始运动，作用时间2s 后，改变电场，电场大小变为E 2=1×102N/m ，方向向左，电场作用一段时间后，关闭电场，小车正好到达目的地，货物到达小车的最右端，且小车和货物的速度恰好为零。已知货柜与小车间的动摩擦因数μ=，（小车不带电，货柜及货物体积大小不计，g 取10m/s 2）求： ⑴第二次电场作用的时间； ⑵小车的长度； ⑶小车右端到达目的地的距离． ] 16（8分）如图所示，水平轨道与直径为d=0.8m 的半圆轨道相接，半圆轨道的两端点A 、B 连线是一条竖直线，整个装置处于方向水平向右，大小为103V/m 的匀强电场中，一小球质量m=0.5kg,带有q=5×10-3C 电量的正电荷，在电场力作用下由静止开始运动，不计一切摩擦，g=10m/s2， （1）若它运动的起点离A 为L ，它恰能到达轨道最高点B ，求小球在B 点的速度和L 的值． （2）若它运动起点离A 为L=2.6m ，且它运动到B 点时电场消失，它继续运动直到落地，求落地点与起点的距离． 、 A B ! 6如图所示，两平行金属板A 、B 长l ＝8cm ，两板间距离d ＝8cm ，A 板比B 板电势高300V ，即UAB ＝300V 。一带正电的粒子电量q ＝10-10C ，质量m ＝10-20kg ，从R 点沿电场中心线垂直电场线飞入电场，初速度v0＝2×106m/s ，粒子飞出平行板电场后经过界面MN 、PS 间的无电场区域后，进入固定在中心线上的O 点的点电荷Q 形成的电场区域（设界面PS 右边点电荷的电场分布不受界面的影响）。已知两界面MN 、PS 相距为L ＝12cm ，粒子穿过界面PS 最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF 上。求（静电力常数k ＝9×109N ·m2/C2） （1）粒子穿过界面PS 时偏离中心线RO 的距离多远 （2）点电荷的电量。 ！ 二、磁场 1、(19分)如图所示，在直角坐标系的第—、四象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第二、三象限内沿x 轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E ，y 轴为磁场和电场的理想边界。一个质量为m ，电荷量为e 的质子经过x 轴上A 点时速度大小为v o ，速度方向与x 轴负方向夹角θ=300。质子第一次到达y 轴时速度方向与y 轴垂直，第三次到达y 轴的位置用B 点表示，图中未画出。已知OA=L 。 (1) 求磁感应强度大小和方向； (2) " (3) 求质子从A 点运动至B 点时间 B A v 0 R M N L P S O E F l高三物理电场专题复习
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