I1电场的力的性质.DOC

I1 电场的力的性质 【题文】（物理卷·2015届内蒙古赤峰二中（赤峰市）高三9月质量检测试题（2014.09））14. 如图，绝缘平板S放在水平地面上，S与水平面间的动摩擦因数μ=0.4．两足够大的平行金属板P、Q通过绝缘撑架相连，Q板固定在平板S上，P、Q间存在竖直向上的匀强电场，整个装置总质量M=0.48kg，P、Q间距为d=1m，P板的中央有一小孔．给装置某一初速度，装置向右运动．现有一质量m=0.04kg、电量q=1×10-4C的小球，从离P板高h=1. 25m处静止下落，恰好能进入孔内．小球进入电场时，装置的速度为v1=5m/s．小球进入电场后，恰能运动到Q板且不与Q板接触．假设小球进入电场后，装置始终保持初始的运动方向，不计空气阻力，g取10m/s2．求： （1）小球刚释放时，小球与小孔的水平距离x；（2）匀强电场的场强大小E；（3）小球从P板到Q板的下落过程中，势能的变化量；（4）当小球返回到P板时，装置的速度vt． 【知识点】 匀强电场中电势差和电场强度的关系；带电粒子在匀强电场中的运动． 【答案解析】：（1）3m；（2）9×103N/C．（3）0.5J．（4）1.2m/s． 解析：（1）小球自由下落进入小孔用时t1＝0.5s．这段时间内装置在做匀减速运动，其加速度a1＝μg＝4m/s2，小球与小孔的水平距离为x＝v1t1+a1t12=5×0.5+×4×0．52＝3m．（2）小球下落到Q板时速度为零．从最高点到最低点：Ek=WG+W电mg（h+d）-qEd=0解得E=＝9×103N/C．（3）总势能变化量：E电=qEd=0.J．（4）小球在电场中的加速度a＝＝12.5m/s2，小球在电场中运动的时间t2＝2小球进入电场后，装置的加速度a2＝当小球返回到P板时，装置的速度?v=v1-a2t2=1.2m/s． 【思路点拨】（1）根据自由落体的位移时间公式求出小球释放到进入电场的时间，根据牛顿第二定律求出装置在水平面上匀减速运动的加速度大小，采用逆向思维，结合匀变速直线运动的位移时间公式求出小球与小孔间的水平距离．（2）对小球释放到达最低点的过程运用动能定理求出电场强度的大小．（3）根据重力势能的减小量和电势能的增加量求出总势能的变化量．（4）根据牛顿第二定律，结合运动学公式求出小球在电场中运动的时间，根据牛顿第二定律求出装置的加速度，结合速度时间公式求出装置的速度．解决本题的关键理清小球和装置的运动过程，结合牛顿第二定律、动能定理、运动学公式分析求解．注意小球在电场中运动时，装置的加速度与小球不在电场中时装置的加速度不同． MN是穿过两极板正中央的一条直线。关于这种电场，以下说法正确的是 A． B．bd点的电势 C．c点的电势 D． 【知识点】电势；电场强度． 【答案解析】 解析：A、由电场线的分布情况看出，平行金属板间各处的电场强度不是处处相同，所以不能看成匀强电场，故A错误．B、与电场线垂直的直线应是等势线，由图看出图中虚线是一条等势线，b点与d点的电势相同，故B错误．C、据题上极板带正电荷，电场线从上极板指向下极板，根据顺着电场线方向电势降低，可知d点的电势低于c点，而b、d两点的电势相等，所以b点的电势低于c点的电势．故C正确．D、将一正电荷从电场中的任一点由静止释放，不一定能沿电场线运动，只有在ab所在的电场线上，正电荷所受的电场力一直沿电场线向下，能沿此电场线运动，其他电场线是曲线，正电荷所受的电场力沿电场线的切线方向，将使电荷离开电场线，故D错误．故选：C． 【思路点拨】匀强电场中场强处处相同，电场线应是平行同向疏密均匀的直线；顺着电场线方向电势降低；带电粒子要沿电场线运动，电场线必须是直线．解决本题关键掌握电场线的两个物理意义：疏密表示场强的大小，方向表示电势的高低，要明确只有电场线是直线时，电荷才能沿电场线运动． 4．用轻质等长细线把两个质量相等的带电小球a、b悬挂起来，a球带负电-3q，b球带正电q，整个装置处在水平向右的匀强电场中，最后达到平衡时可能是（　D　） 【知识点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用；电场强度． 【答案解析】 解析：A带电，受到的电场力水平向，B带电，受到的电场力水平向．以整体为研究对象，分析受力．设OA绳与竖直方向的夹角为α，则由平衡条件得??? tanα=?? 以B球为研究对象，受力．设AB绳与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得??tanβ=得到α=β故选D 【思路点拨】运用整体法研究OA绳与竖直方向的夹角，再隔离B研究，分析AB绳与竖直方向的夹角，得到两夹角的关系，判断系统平衡状态．本题采用隔离法和整体法，由平衡条件分析物体的状态，考查灵活选择研究对象的能力． A．粒子在M点的速率最大 B．粒子所受电场力沿电场方