高中物理等势面计算题

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为两块同心半圆形的金属板，圆心都在贴近B板的处，C带正点、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。半圆形金属板两端与B板的间隙可忽略不计。现从正对B板小孔靠近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该满足什么条件？
（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？

（1）在物理学发展史上，许多科学家通过恰当应用科学研究方法，超越了当时研究条件的局限和传统观念，取得了辉煌的研究成果，下列符合物理学史实的是        
A．牛顿由理想斜面实验通过逻辑推理否定了力是维持物体运动的原因的观点。
B．19世纪以前，对相隔一定距离的电荷或磁体间的作用不少人持超距作用的观点，在19世纪30年代，法拉第提出电场或磁场的观点。
C．人们从电荷间的作用力与引力的相似性中提出“平方反比”的猜想，这一科学问题是由法国科学家库仑通过库仑扭秤实验完成的
D．安培首先引入电场线和磁感线，极大地推动了电磁现象的研究。
E．牛顿通过著名的“月地检验”，突破天地之间的束缚，使得万有引力定律成为科学史上最伟大定律之一。
（2）微波实验是近代物理实验室中的一个重要部分．反射式速调管是一种结构简单、实用价值较高的常用微波器件之一，它是利用电子团与场相互作用在电场中发生振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似．如图1所示，在虚线MN两侧分布着方向平行于x轴的电场，其电势φ随x的分布可简化为如图2所示的折线．一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动．已知带电微粒质量m=1.0×10^﹣20 kg，带电荷量q=﹣1.0×10^﹣9 C，A点距虚线MN的距离d₁=1.0cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应．求：

①B点距虚线MN的距离d₂；
②带电微粒在A、B之间震荡的周期T．

(12分)在光滑绝缘水平面上，两个正点电荷Q₁＝Q和Q₂＝4Q分固定在A、B两点，A、B两点相距L，且A、B两点正好位于水平放置的光滑绝缘半圆细管两个端点的出口处，如图所示．

⑴现将另一正点电荷置于A、B连线上靠近A处静止释放，求它在AB连线上运动过程中达到最大速度时的位置离A点的距离．
⑵若把该点电荷放于绝缘管内靠近A点处由静止释放，已知它在管内运动过程中速度为最大时的位置在P处．试求出图中PA和AB连线的夹角θ．

如图所示，一足够长的斜面倾斜角度为，现有一个质量为0.4 kg，带电荷量的小球以初速度v₀="5" m/s从斜面上A点竖直向上抛出。已知斜面所在的整个空间存在水平向右的匀强电场，电场强度为，重力加速度g=10m/s²。试求：

(1)小球在空中运动过程中速度的最小值；
(2)小球相对A所在水平面上升的最大高度H和小球再次落到与A在同一水平面的B点(图上未标出)时，小球距离A点的距离L_AB；
(3)小球再次落到斜面上时，速度方向与水平向右电场方向夹角的正切值。
(4)小球在空中运动过程中距离斜面最远的距离d

如图所示，在xoy坐标系中，两平行金属板如图1放置，OD与x轴重合，板的左端与原点O重合，板长L=2m，板间距离d=1m，紧靠极板右侧有一荧光屏．两金属板间电压U_AO变化规律如图2所示，变化周期为T=2×10^﹣3s，U₀=10³V，t=0时刻一带正电的粒子从左上角A点，以平行于AB边v₀=1000m/s的速度射入板间，粒子电量q=1×10^﹣5C，质量m=1×10^﹣7kg．不计粒子所受重力．求：

（1）粒子在板间运动的时间；
（2）粒子打到荧光屏上的纵坐标；
（3）粒子打到屏上的动能．

如图，光滑绝缘半球槽的半径为R，处在水平向右的匀强电场中，一质量为m的带电小球从槽的右端A处无初速沿轨道滑下，滑到最低点B时，球对轨道的压力为2mg。求


（1）小球受到的电场力的大小和方向。
（2）带电小球在滑动过程中的最大速度。

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，一带正电的粒子电荷量q＝10^-10C，质量m＝10^-20kg，沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场，初速度υ₀＝2×10⁶m/s，粒子飞出平行板电场后进入界面MN、PS间的无电场区域，已知两界面MN、PS相距为S₁=12cm，D是中心线RO与界面PS的交点，O点在中心线上，（不计粒子的重力）

（1）求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远？
（2）到达PS界面时离D点多远？

如图所示，在oxy坐标平面内有一矩形区域ABCD，AD边在x轴上，ABCD区域恰能均分成边长为L的三个正方形区域I、II、III，区域I、III内存大场强大小均为E的匀强电场，场强方向如图所示，区域II内无电场，（不计电子所受重力和空气阻力）。

（1）在AB边的中点由静止释放一电了，求电子离开ABCD区域的位置到D点的距离d；
（2）在I区域内适当位置由静止释放电子，电子恰从D点离开ABCD区域，求释放位置的纵坐标y与横坐标x之间的关系；
（3）若将左侧电场III整体水平向右移动L/n（）的距离（C.D点不随电场移动），仍在I区域内适当位置由静止释放电子，电子也恰从D点离开ABCD区域，释放位置的纵坐标与横坐标之间的关系。

如图所示，匀强电场中有a、b、c三点，ab=5cm，bc=12cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角，一个电量为q=4×10^-8C 的正电荷从a移到b电场力做功为W₁=1.2×10^-7J。
则：

（1）匀强电场的场强E；（2）电荷从b移到c，电场力做功W₂；（3）a、c两点的电势差U_ac；

如图所示，AB是一倾角为θ=37°的绝缘粗糙直轨道，滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.30，BCD是半径为R=0.2m的光滑圆弧轨道，它们相切于B点，C为圆弧轨道的最低点，整个空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E=4.0×10³N/C，质量m=0.20kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下。已知斜面AB对应的高度h=0.24m，滑块带电荷q=-5.0×10^-4 C，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80。求：

（1）滑块从斜面最高点滑到斜面底端B点时的速度大小；
（2）滑块滑到圆弧轨道最低点C时对轨道的压力。

如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U₁加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点．已知加速电压为U₁，M、N两板间的电压为U₂，两板间的距离为d，板长为L₁，板右端到荧光屏的距离为L₂，电子的质量为m，电荷量为e．求：

（1）电子穿过A板时的速度大小；
（2）电子从偏转电场射出时的侧移量；
（3）P点到O点的距离．

两平行金属板长为L，板间距离为d，从两板左端正中间有带电粒子持续飞入，如图所示。粒子的电量为q，质量为m，初速度方向平行于极板，大小为v₀，在两极板上加一恒定电压U，不计带电粒子重力作用。求：

（1）带电粒子如果能从金属板右侧飞出，粒子在电场中运动的时间是多少？
（2）粒子能从右侧飞出，粒子在电场中的加速度是多少？
（3）如粒子恰好能从右侧极板边缘飞出，求恒定电压U，金属板长L，板间距离d，粒子的电量q，质量m，初速度大小v₀之间的数量关系，

如图所示，在xOy平面的第一象限内，分布有沿x轴负方向的场强E=×10⁴N/C的匀强电场，第四象限内分布有垂直纸面向里的磁感应强度B₁="0.2" T的匀强磁场，第二、三象限内分布有垂直纸面向里的磁感应强度B₂的匀强磁场。在x轴上有一个垂直于y轴的平板OM，平板上开有一个小孔P，P处连接有一段长度d=lcm内径不计的准直管，管内由于静电屏蔽没有电场。y轴负方向上距O点cm的粒子源S可以向第四象限平面内各个方向发射a粒子，假设发射的a粒子速度大小v均为2×10⁵m/s，此时有粒子通过准直管进入电场, 打到平板和准直管管壁上的a粒子均被吸收。已知a粒子带正电，比荷为5×l0⁷C/kg，重力不计，求：

（1）a粒子在第四象限的磁场中运动时的轨道半径和粒子从S到达P孔的时间；
（2）除了通过准直管的a粒子外，为使其余a粒子都不能进入电场，平板OM的长度至少是多长？
（3）经过准直管进入电场中运动的a粒子，第一次到达y轴的位置与O点的距离；
（4）要使离开电场的a粒子能回到粒子源S处，磁感应强度B₂应为多大？

如图(a）所示，水平放置的平行金属板AB间的距离d=0.1m，板长L=0.3m．距金属板右端x=0.5m处竖直放置一足够大的荧光屏。现在AB板间加如图(b）所示的方波形电压，已知 U₀＝1.0×10²V。有大量带正电的相同粒子以平行于金属板方向的速度从AB正中间持续射入，粒子的质量m=1.0×10^-7kg，电荷量q=1.0×10^-2C，速度大小均为v₀＝1.0×10⁴m/s。带电粒子的重力不计。求：
 
（1）在t=0时刻进入的粒子射出电场时竖直方向的速度;
（2）荧光屏上出现的光带长度。

如图所示，在矩形区域abcd内有匀强电场和匀强磁场。已知电场方向平行于ad边且由a向d，磁场方面垂直于abcd平面，ab边长为，ad边长为2L。一带电粒子从ad边的中点O平行于ab方向以大小为v₀的速度射入场区，恰好做匀速直线运动；若撤去电场，其它条件不变，则粒子从c点射出场区（粒子重力不计）。

（1）求撤去电场后，该粒子在磁场中的运动时间；
（2）若撤去磁场，其它条件不变，求粒子射出电场时的速度大小；
（3）若在（2）问中，粒子射出矩形区域abcd后立即进入另一矩形磁场区域，该矩形磁场区域的磁感应强度大小和方向与（2）问中撤去的磁场完全相同，粒子经过该矩形区域后速度平行bc，试求该矩形区域的最小面积。