高中物理用描迹法画出电场中平面上的等势线计算题

如图所示，水平地面上方分布着水平向右的匀强电场，一“L”形的光滑绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中，管的水平部分长L₁=0.2m，离水平地面的高度为h=5.0m，竖直部分长为L₂=0.1m，一带正电的小球从管的上端口A由静止释放，小球通过管的弯曲部分（长度极短可不计）时没有能量损失，小球受到的电场力大小为重力的一半，空气阻力忽略不计。求：（g=10m/s²）
（1）小球运动到管口B时的速度大小；
（2）小球着地点与管的下端口B的水平距离。

为使带负点电荷在一匀强电场中沿直线由A匀速运动到B，必须对该电荷施加一个恒力F，如图13所示，若，A点的电势（不计负电荷所受的重力）。

（1）在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势。
（2）求在由A到B的过程中电势能的变化量多少？

如图所示，空间内存在只够大的水平向右的匀强电场区域，场强E=4x10³V/m，有一带电量为5x10^-6C质量为2g的小物体从离桌面右边缘2m处的A位置由静止释放，经过一段时间，小物体落在水平地面上的B位置，已知桌面高度为0．8m，B与桌子右边缘的水平距离为3．2m，求：
（1）物体离开桌面右边缘时速度
（2）小物体与桌面间的摩擦系数

如图所示，光滑圆弧轨道与光滑斜面在B点平滑连接，圆弧半径R="0.2" m，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E=5.0×l0³V／m。一不带电的绝缘小球甲从光滑斜面上的A点由静止释放，在轨道最低点C处与静止的带正电小球乙发生正碰。若碰撞过程中无机械能损失，乙球恰好能通过圆弧轨道最高点D。已知甲、乙两球的质量均为m=l.0×10^-2kg，乙球所带电荷量q=2.0×10^-5 C，g取10 m/s²。（甲，乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移）。求：
（1）发生碰撞前，小球乙在C点对轨道的压力。
（2）A点距离C点的竖直高度h。

半径为R，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场；场强火小沿半径分布如图所示，图中E₀已知，E－r曲线下O－R部分的面积等于R－2R部分的面积。

(1)写出E－r曲线下面积的单位；
(2)己知带电球在r≥R处的场强E＝kQ／r²，式中k为静电力常量，该均匀带电球所带的电荷量Q为多大?
(3)求球心与球表面间的电势差△U；
(4)质量为m，电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处?

在真空中的O点放一点电荷Q =1.0×10^-8C，直线MN过O点，OM =30cm，如图所示。若把电量为q =-2.0×10^-9C的点电荷从M点移到N点，电势能增加了2.0×10^-8J，取N点电势为零，静电力常量k =9.0×10⁹ N·m²/C²。
求：（1）M点的电场强度大小；（2）M点的电势。

如图所示，质量m＝0.015kg的木块Q放在水平桌面上的A点．A的左边光滑，右边粗糙，与木块间的动摩擦因数μ＝0.08．在如图的两条虚线之间存在竖直向上的匀强电场和水平向里的匀强磁场，场强分别为E＝20N/C、B＝1T．场区的水平宽度d＝0.2m，竖直方向足够高．带正电的小球P，质量M＝0.03kg，电荷量q＝0.015C，以v₀＝0.5m/s的初速度向Q运动．与Q发生正碰后，P在电、磁场中运动的总时间t＝1.0s．不计P和Q的大小，P、Q碰撞时无电量交换，重力加速度g取10m/s²，计算时取，试求：
（1）通过受力分析判断碰后P球在电、磁场中做什么性质的运动；
（2）P从电、磁场中出来时的速度大小；
（3）P从电、磁场中出来的时刻，Q所处的位置．

如图所示，长为2 L的板面光滑且不导电的平板小车C放在光滑水平面上，车的右端有档板，车的质量m_C = 4m。今在静止的平板车的左端放一个带电量为＋q、质量为m的物块A，在中间位置放一个绝缘物体B，质量为m_B=2m。在整个空间加上一个水平方向的匀强电场时，金属块A由静止开始向右运动，并以速度v₀与B发生碰撞，碰后A以v₀/4的速度反弹回来，B以一定速度沿平板向右运动与C车的档板相碰。碰后小车的速度等于碰前物块B速度的一半。物块A、B均视为质点，A、B相碰时的相互作用力远大于电场力，A和B碰撞时所带电荷量不变。求：
（1）匀强电场的场强大小和方向。
（2）若A第二次与B相碰，判断是在B与C相碰之前还是相碰之后?
（3）A从第一次与B相碰到第二次与B相碰的这段时间内，电场力对A做的功。

绝缘光滑水平面内有一圆形有界匀强电场，其俯视图如图所示，图中XOY所在平面与光滑水平面重合，场强方向与x轴正向平行，电场的半径为R=m，圆心O与坐标系的原点重合，场强E = 2N／C，一带电量为q = -1×10^-5 C，质量
m =1×10^-5kg带负电的粒子，由坐标原点O处以速度v₀ = 1m/s沿y轴正方向射入电场，求
（1）粒子在电场中运动的时间；
（2）粒子出射点的位置坐标；
（3）粒子射出时具有的动能。

如图甲所示，静电除尘装置中有一长为、宽为、高为的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为、电荷量为、分布均匀的尘埃以水平速度进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两板间距可以改变收集频率。当时为81%（即离下板081范围内的尘埃能够被收集）。
不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。

(1)求收集效率为100%时，两板间距的最大值为；
(2)求收集率与两板间距的函数干系；
(3)若单位体积内的尘埃数为，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量与两板间距d的函数关系，并绘出图线。

反射式调管是常用的微波器械之一，它利用电子团在电场中的震荡来产生微波，其震荡原理与下述过程类似。如图所示，在虚线两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在、两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是和，方向如图所示，带电微粒质量，带电量,A点距虚线的距离，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求：
（1)点到虚线的距离；

（2）带电微粒从点运动到点所经历的时间。

光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的“”型滑板，（平面部分足够长），质量为4m，距滑板的A壁为L₁距离的B处放有一质量为m，电量为+q的大小不计的小物体，物体与板面的摩擦不计，整个装置处于场强为E的匀强电场中，初始时刻，滑板与物体都静止，试求：
（1）从小物体释放到第一次与滑板A壁碰撞所需时间t及碰撞前小物体速度v₁的大小
（2）若小物体第一次与A壁碰后反弹（碰撞过程时间极短），且速度的大小为碰前的（相对水平面），则碰撞后滑板的速度v多大？
（3）物体从静止开始运动到第二次碰撞前，电场力做功为多大？（碰撞时间可忽略）

如图所示， ABCD为固定在竖直平面内的轨道，AB段光滑水平，BC段为光滑圆弧，对应的圆心角 θ＝37°，半径r＝2.5 m，CD段平直倾斜且粗糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为E＝2×10⁵ N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量m＝5×10^－2 kg、电荷量q＝＋1×10^－6 C的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在C点以速度v₀＝3 m/s冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点，0.1 s以后，场强大小不变，方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ＝0.25。设小物体的电荷量保持不变，取g＝10 m/s²，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。

(1)求弹簧枪对小物体所做的功；
(2)在斜轨上小物体能到达的最高点为P，求CP的长度。

如图所示，在界限MN左上方空间存在斜向左下与水平方向夹角为45°的匀强电场，场强大小E＝×10⁵ V/m.一半径为R＝0.8 m的光滑绝缘圆弧凹槽固定在水平地面上．一个可视为质点的质量m＝0.2 kg、电荷量大小q＝1×10^－5 C的带正电金属块P从槽顶端A由静止释放，从槽底端B冲上与槽底端平齐的绝缘长木板Q.长木板Q足够长且置于光滑水平地面上，质量为M＝1 kg.已知开始时长木板有一部分置于电场中，图中C为界限MN与长木板Q的交点，B、C间的距离x_BC＝0.6 m，物块P与木板Q间的动摩擦因数为μ＝，取g＝10 m/s²，求：

(1)金属块P从A点滑到B点时速度的大小；
(2)金属块P从B点滑上木板Q后到离开电场过程所经历的时间；
(3)金属块P在木板Q上滑动的过程中摩擦产生的热量．

如图，与水平面成45°角的平面MN将空间分成I和II两个区域。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度从平面MN上的点水平右射入I区。粒子在I区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为E；在II区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。求粒子首次从II区离开时到出发点的距离。粒子的重力可以忽略。