高中物理等势面计算题

如图所示，A是一个质量为kg表面绝缘的薄板，薄板静止在光滑的水平面上，在薄板左端放置一质量为kg带电量为C的绝缘物块，在薄板上方有一水平电场，可以通过外接装置控制其大小及方向.接通装置先产生一个方向水平向右，大小V/m的电场，薄板和物块开始运动，作用时间2s后，改变电场，电场大小变为V/m，方向向左，电场作用一段时间后，关闭电场，薄板正好到达目的地，且薄板和物块的速度都恰好为零. 已知薄板与物块间的动摩擦因数=0.1，（薄板不带电，物块体积大小不计，g取10m/s²）求：

（1）在电场E₁作用下物块和薄板的加速度各为多大；
（2）电场E₂作用的时间；
（3）从薄板和物块开始运动到薄板和物块的速度恰好为零过程中电场力做功为多少。

如图所示，半径为L₁＝2 m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B₁＝T．长度也为L₁、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝rad/s.通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R₁＝R，滑片P位于R₂的正中央，R₂的总阻值为4R)，图中的平行板长度为L₂＝2 m，宽度为d＝2 m．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v₀＝0.5 m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B₂，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大．(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：

(1)在0～4 s内，平行板间的电势差U_MN；
(2)带电粒子飞出电场时的速度；
(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B₂应满足的条件．

如图所示，在x轴下方的区域内存在+y方向的匀强电场，电场强度为E．在x轴上方以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xoy平面向外，磁感应强度为B．﹣y轴上的A点与O点的距离为d，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点由静止释放，经电场加速后从O点射入磁场，不计粒子的重力．

（1）求粒子在磁场中运动的轨道半径r；
（2）要使粒子进人磁场之后不再经过x轴，求电场强度的取值范围；
（3）改变电场强度，使得粒子经过x轴时与x轴成θ=30°的夹角，求此时粒子在磁场中的运动时间t及经过x轴的位置坐标值x₀．

如图所示，在直角坐标系xoy的第一象限中，存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为，虚线是电场的理想边界线，虚线右端与x轴的交点为A，A点坐标为（L，0），虚线与x轴所围成的空间内没有电场；在第二象限存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为，M（-L，L）和N（-L，0）两点的连线上有一个产生粒子的发生器装置，不断产生质量均为m，电荷量均为q的带正电的静止粒子，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力，且整个装置处于真空中，

（1）若粒子从M点由静止开始运动，进入第一象限后始终在电场中运动并恰好到达A点，求这个过程中该粒子运动的时间及到达A点的速度大小；
（2）若从MN线上M点下方由静止发出的所有粒子，在第二象限的电场加速后，经第一象限的电场偏转穿过虚线边界后都能到达A点，求此边界（图中虚线）方程

如图所示，在xoy平面内，有沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），一质量为m、电荷量为+q的粒子从O点沿y轴正方向以某一速度射入电场，A.B为其运动轨迹上的两点，且对应的横坐标，已知该粒子在A点的速度大小为v，方向与电场方向的夹角为60°，当粒子运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°，不计粒子重力，求：

（1）粒子的初速度
（2）A.B两点间的电势差
（3）A点的坐标

在电场中一条电场线上有A.B两点，如图所示.若将一负电荷q=2.0×10^-7C，从A点移至B点，电荷克服电场力做功4.0×10^-4J.试求：

(1)A.B两点的电势差U_ab多大?哪一点电势高?
(2)在这一过程中，电荷的电势能怎样变化?
(3)如在这一电场中有另一点C，已知U_AC=500V，若把这一负荷从B移至C电场力做多少功?是正功还是负功?

如图所示，在xOy坐标系中，两平行金属板如图放置，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。

如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域，场强E=3×10⁴N/C.在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=5×10^-3kg的带电小球，静止时小球偏离竖直方向的夹角θ＝60°(g取)．试求：

(1)小球的电性和电荷量；
(2)悬线的拉力；
(3)若小球静止时离右板d=5×10^-2 m，剪断悬线后，小球经多少时间碰到右极板．（不计空气阻力）

带有等量异号电荷、相距10cm的平行板A和B之间有一个匀强电场,如图所示,电场强度E=2×10⁴V/m,方向向下。电场中C点距B板3cm,D点距A板2cm.

(1)如果令B板接地(即B板电势为零),则C点和D点的电势各是多少？
(2)C,D两点U_CD等于多少？
(3)一个电子从C点移动到D点,静电力做多少功？ 如果使电子先移到P点,再移到D点,静电力做的功是否发生变化？（e=-1.6×10^-19C）

如图所示，一带电荷量为q=－5×10^－3 C，质量为m="0.1" kg的小物块放在一倾角为θ=37°的光滑绝缘斜面上，当整个装置处在一水平向左的匀强电场中时，小物块恰处于静止状态．已知重力加速度g=10m/s²，，．

（1）求电场强度E的大小；
（2）某时刻小物块的电荷量突然减少了一半，求物块下滑距离L="1.5" m时的速度大小．

如图所示，空间存在着场强为E＝2.5×10² N/C、方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为L＝0.5 m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端拴着质量为m＝0.5 kg、电荷量为q＝4×10^－2C的小球．现将细线拉直到水平位置，使小球由静止释放，当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂．取g＝10 m/s².求：

(1)细线能承受的最大拉力；
(2)当细线断裂后，小球继续运动到与O点水平方向距离为L时，小球距O点的高度．

如图所示，A、B、C为一等边三角形的三个顶点，某匀强电场的电场线平行于该三角形平面。现将电荷量为2×10^-7C的正电荷从A点移动到B点，电场力做功为3.6×10^-6J，将另一等量异种电荷从A点移到C点，克服电场力做功3.6×10^-6J，求

（1）、、
（2）若AB边长为，求电场强度并画出三角形区域的电场线

如图所示，在正交坐标系Oxyz中，分布着电场和磁场（图中未画出）．在Oyz平面的左方空间内存在沿y轴负方向、磁感应强度大小为B的匀强磁场；在Oyz平面右方、Oxz平面上方的空间内分布着沿z轴负方向、磁感应强度大小也为B匀强磁场；在Oyz平面右方、Oxz平面下方分布着沿y轴正方向的匀强电场．在t=0时刻，一质量为m、电荷量为+q的微粒从P点静止释放，已知P点的坐标为（5a，﹣2a，0），电场强度大小为，不计微粒的重力．求：

（1）微粒第一次到达x轴的速度大小v和时刻t₁；
（2）微粒第一次到达y轴的坐标和时刻t₂；
（3）假设在平面Oyz存在一层特殊物质，使微粒每次经过Oyz平面时，速度大小总变为原来的，求在时刻t₃=t₂+时，电荷所在位置的坐标．

如图所示，在xOy平面上第Ⅰ象限内有平行于y轴的有界匀强电场，方向如图所示．y轴上一点P的坐标为(0，y₀)，有一电子以垂直于y轴的初速度v₀从P点垂直射入电场中，当匀强电场的场强为E₁时，电子从A点射出，A点坐标为(x_A,0)，当场强为E₂时，电子从B点射出，B点坐标为(x_B,0)．已知电子的电荷量为e，质量为m，不计电子的重力．

(1)求匀强电场的场强E₁、E₂之比．
(2)若在第Ⅳ象限过Q点放一张垂直于xOy平面的感光胶片，Q点的坐标为(0，－y₀)，求感光胶片上曝光点的横坐标x _A′、x_B′之比．

(12分)ABC表示竖直放在电场强度为E=10⁴V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是半径为R的1/4圆环，轨道的水平部分与半圆环相切。A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s²）

（1）小球到达C点的速度大小
（2）小球在C点时，轨道受到的压力大小