如图所示,足够长的光滑绝缘水平台左端固定一被压缩的绝缘轻质弹簧,一个质量m =0.04kg,电量q=+2×10-4C的可视为质点的带电滑块与弹簧接触但不栓接.某一瞬间释放弹簧弹出滑块,滑块从水平台右端A点水平飞出,恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的最高B点,并沿轨道滑下.已知AB的竖直高度h=0.45m,倾斜轨道与水平方向夹角为α=37°,倾斜轨道长为L=2.0m,带电滑块与倾斜轨道的动摩擦因数μ=0.5.倾斜轨道通过光滑水平轨道CD(足够长)与光滑竖直圆轨道相连,在C点没有能量损失,所有轨道都绝缘,运动过程滑块的电量保持不变.只有在竖直圆轨道处存在场强大小为E=2×103V/m,方向竖直向下的匀强电场.cos37°=0.8,sin37°=0.6,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)被释放前弹簧的弹性势能?
(2)要使滑块不离开圆轨道,竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件?
(3)如果竖直圆弧轨道的半径R=0.9m,滑块进入轨道后可以有多少次通过竖直圆轨道上距水平轨道高为0.01m的点P位置?
如图所示,在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,∠M=30°,M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示,已知φM=φN,φF=φP,点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则( )
A.点电荷Q一定在MP的连线上 |
B.连接PF的线段一定在同一等势面上 |
C.将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功 |
D.φP大于φM |
一质量为m=6kg带电量为q= -0.1C的小球P自动摩擦因数μ=0.5倾角θ=53°的粗糙斜面顶端由静止开始滑下,斜面高h=6.0m,,斜面底端通过一段光滑小圆弧与一光滑水平面相连。整个装置处在水平向右的匀强电场中,场强E=200N/C,忽略小球在连接处的能量损失,当小球运动到水平面时,立即撤去电场。水平面上放一静止的不带电的质量也为m的1/4圆槽Q,圆槽光滑且可沿水平面自由滑动,圆槽的半径R=3m,如图所示。(sin53°="0.8" ,cos53°="0.6" ,g=10m/s2。)
(1)在沿斜面下滑的整个过程中,P球电势能增加多少?
(2)小球P运动到水平面时的速度大小。
(3)试判断小球P能否冲出圆槽Q。
在真空中的光滑绝缘水平面上的O点处,固定一个带正电的小球,所带电荷量为Q,直线MN通过O点,N为OM的中点,OM的距离为d.M点处固定一个带负电的小球,所带电荷量为q,质量为m,如图所示.(静电力常量为k)
(1)求N点处的场强大小和方向;
(2)求无初速释放M处的带电小球q时,带电小球的加速度大小;
(3)若点电荷Q所形成的电场中各点的电势的表达式φ=,其中r为空间某点到点电荷Q的距离.求无初速释放带电小球q后运动到N处时的速度大小v.
两个带等量正电的点电荷,电量分别为q,固定在图中a、b两点,ab=L,MN为ab连线的中垂线,交直线ab于O点,A为MN上的一点,OA=.取无限远处的电势为零.一带负电的试探电荷q,仅在静电力作用下运动,则:
A.若q从A点由静止释放,其在由A点向O点运动的过程中,加速度先增大后减小 |
B.若q从A点由静止释放,其将以O点为对称中心做往复运动 |
C.q由A点向O点运动时,其动能逐渐增大,电势能逐渐增大 |
D.若在A点给q一个合适的初速度,它可以做匀速圆周运动 |
空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示,x轴上两点B、C的电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx,下列说法中正确的有( )
A.EBx的大小大于ECx的大小
B.EBx的方向沿x轴正方向
C.电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大
D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中,电场力先做负功,后做正功
空间某一静电场的电势φ随x变化情况如图所示,下列说法中正确的是( )
A.空间各点场强的方向均与x轴垂直 |
B.电荷沿x轴从O移到x1的过程中,电场力不做功 |
C.正电荷沿x轴从x1移到x2的过程中,电场力做正功,电势能减小 |
D.负电荷沿x轴从x1移到x2的过程中,电场力做正功,电势能增加 |
(多选)如图所示,在竖直纸面内有一匀强电场,一质量为m、带电荷量为-q的小球在一恒力F的作用下沿图中虚线由A匀速运动至B.已知力F和AB间夹角θ=60°,AB间距离为d,且F=mg.则( )
A.匀强电场的电场强度大小为E=
B.A、B两点的电势差大小为
C.带电小球由A运动到B的过程中电势能增加了mgd
D.电场方向与F方向关于AB对称
如图所示,在绝缘水平面上,相距为L的A、B两点处分别固定着两个等量正电荷,a、b是AB连线上两点,其中Aa=Bb=L/4,O为AB的中点,一质量为m带电量为+q的小滑块(可视为质点)以出动能从a点出发,沿AB直线向b点运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍(n>1),到达b点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,求:
(1)小滑块与水平面间的滑动摩擦因数;
(2)Ob两点间的电势差;
如图所示,真空空间中四点O、A、B、C恰为棱长为a的正四面体的四个顶点,其中A、B、C三点在水平面上,O'为三角形ABC的几何中心。已知静电力常量为k,重力加速度为g,下列说法中正确的是( )
A.若A、B、C三点各固定电荷量为+Q的点电荷,则O点电势比O'点高
B.若A、B、C三点各固定电荷量为+Q的点电荷,将质量为m的带正电小球(可视为点电荷)放置在O点恰静止,则小球所带电荷量为
C.若A、B、C三点各固定电荷量为-Q的点电荷,则O点与AB、BC、AC三边中点的电势差相等
D.若A、B、C三点各固定电荷量为-Q的点电荷,则O点场强比点大
如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B点为AC的中点,C点位于圆周最低点.现有一质量为m、电荷量为q套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为2.求:
(1)小球滑至c点时的速度的大小;
(2)A、B两点间的电势差;
(3)若以C点做为参考点(零电势点),试确定A点的电势.
如图所示x轴上各点的电场强度如图所示,场强方向与x轴平行,规定沿x轴正方向为正。一负点电荷从坐标原点O以一定的初速度沿x轴正方向运动,点电荷到达x2位置速度第一次为零,在x3位置第二次速度为零,不计粒子的重力.下列说法正确的是
A.点电荷从O点运动到x2,再运动到x3的过程中,速度先均匀减小再均匀增大,然后减小再增大 |
B.点电荷从O点运动到x2,再运动到x3的过程中,加速度先减小再增大,然后保持不变 |
C.O点与x2和O点与x3电势差 |
D.点电荷在x2、x3位置的电势能最大 |
如图所示,空间的虚线框内有匀强电场,AA′、BB′、CC′是该电场的三个等势面,相邻等势面间的距离均为0.5cm,其中BB'为零势能面.一个质量为m,带电量为+q的粒子沿AA′方向以初动能Ek自图中的P点进入电场,刚好从C′点离开电场.已知PA′=2cm.粒子的重力忽略不计.下列说法中正确的是( )
A.该粒子通过等势面BB'时的动能是1.25Ek |
B.该粒子到达C′点时的动能是2Ek |
C.该粒子在P点时的电势能是Ek |
D.该粒子到达C′点时的电势能是-0.5Ek |
如图所示,长为2L的平板绝缘小车放在光滑水平面上,小车两端固定两个绝缘的带电小球A和B。A、B所带电荷量分别为+2q和 3q.小车(包括带电小球A、B)的总质量为m。虚线MN与PQ平行且相距3L,开始时虚线MN位于小车正中间。若视带电小球为质点,在虚线MN、PQ间加上方向水平向右、场强大小为E的匀强电场后,小车开始运动。试求:
(1)小车向右运动的最大距离;
(2)此过程中小球B电势能的变化量;
(3)小球A从开始运动至刚离开电场所用的时间。
如图所示,竖直平面内光滑圆弧形管道OMC半径为R,它与水平管道CD恰好相切。水平面内的等边三角形ABC的边长为L,顶点C恰好位于圆周最低点,CD是AB边的中垂线。在A、B两顶点上放置一对等量异种电荷,各自所带电荷量为q。现把质量为m、带电荷量为+Q的小球(小球直径略小于管道内径)由圆弧形管道的最高点M处静止释放,不计+Q对原电场的影响以及带电荷量的损失,取无穷远处为零电势,静电力常量为k,重力加速度为g,则
A.D点的电场强度大于C点
B.D点的电势大于C点
C.小球在管道中运动时,机械能不守恒
D.小球运动到圆弧形管道最低点C处时的电场力大小为