第九章《静电场及其应用》单元检测
一、单选题
如图所示,将一束塑料丝一端打结,并用手迅速向下捋塑料丝多次,观察到这束塑料丝下端散开了,产生这种现象的主要原因是
A. 塑料丝之间相互感应起电
B. 塑料丝所受重力小,自然松散
C. 塑料丝受到空气浮力作用而散开
D. 由于摩擦起电,塑料丝带同种电荷而相互排斥
下列说法正确的是
A. 自然界中的电荷除了正、负电荷外还有很多种
B. 带电物体的带电量只能是元电荷的整数倍
C. 真空中点电荷间相互作用力的规律是法拉第发现的
D. 感应起电过程中创造了电荷
如图所示,挂在绝缘细线下的轻质小球,由于电荷间的相互作用而靠近或远离,所以
A. 甲图中两球一定带异种电荷 B. 乙图中两球一定带同种电荷
C. 甲图中两球至少有一个带正电 D. 乙图中两球只有一个带电
下列说法中正确的是
A. 点电荷就是体积很小的带电体
B. 点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体
C. 据可知,当时
D. 静电力常量的数值是由实验得出的
如图所示,、是两个带有绝缘支架的金属球,它们原来均不带电,并彼此接触.现使带负电的橡胶棒靠近与不接触,然后先将
球用导线接地一下迅速断开,再将移走,最后将、分开.关于、的带电情况,下列判断正确的是
A. 、均带正电 B. 带负电,带正电
C. 、均不带电 D. 带正电,带负电
如图所示三个点电荷固定在一直线上,的距离为距离的倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电量之比为
A. B. C. D.
如图所示,在绝缘的光滑水平面上,相隔一定距离有两个带同号电荷的小球,从静止同时释放,则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是
A. 速度变大,加速度变小 B. 速度变小,加速度变小
C. 速度变大,加速度变大 D. 速度变小,加速度变大
真空中有两个相同的可以看成点电荷的带电金属小球、,两小球相距固定,小球所带电荷量为、所带电荷量为,两小球间的静电力大小是,现在让、两球接触后,使其距离变为此时,,两球之间的库仑力的大小是
A. B. C. D.
如图所示,大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球和相互排斥,静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别为和,且,两小球在同一水平线上,由此可知
A. 球受到的库仑力较大,电荷量较大
B. 球的质量较大
C. 球受到的拉力较大
D. 两球接触后再分开,再处于静止状态时,悬线的偏角仍满足
两绝缘轻绳一端拴着带同种电荷小球、,另一端悬挂于同一点,静止时球球等高,绳子与竖直方向的夹角分别为和下列说法正确的是
A. 两球的质量之比
B. 两球的电荷量之比
C. 电场强度为的点在点正下方
D. 、受到的库仑力之比
一端固定在天花板上的绝缘细线的另一端与一带正电的小球相连接,在小球下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球,在图中,小球能处于静止状态的是
A. B.
C. D.
在如图所示的电场中,各点电荷带电量大小都是,甲图中的,为对称点,乙、丙两图的点电荷间距都为,虚线是两侧点电荷的中垂线,两点电荷连线上的、和、间距也是,正确的是
A. 图甲中,两点电场强度相同
B. 点的电场强度大小,图乙等于图丙
C. 从点沿虚线向上的电场强度,乙图变大,丙图变小
D. 图乙、丙的电场强度大小,点大于点
电荷量为的点电荷和接地金属板附近的电场线分布如图所示,点电荷与金属板相距为,图中点到金属板和点电荷间的距离均为已知点的电场强度为,则金属板上感应电荷在点处产生的电场强度的大小为
A.
B.
C.
D.
,是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从点沿电场线运动到点,其速度时间图象如图所示则这一电场可能是
A.
B.
C.
D.
下列哪种措施是为了防止静电产生的危害
A. 在高大的建筑物顶端装上避雷针 B. 在高大的烟囱中安装静电除尘器
C. 静电复印 D. 静电喷漆
为了减少污染,工业废气需用静电除尘器除尘,某除尘装置如图所示,其收尘极为金属圆筒,电晕极位于圆筒中心.当两极接上高压电源时,电晕极附近会形成很强的电场使空气电离,废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积,以达到除尘目的.假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变,下列判断正确的是
A. 带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大
B. 金属圆筒内越靠近收尘极电势越高
C. 带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越大
D. 金属圆筒内存在匀强电场
如图所示,是带正电的球,为不带电的导体,、均放在绝缘支架上,、是导体中的两点。以无限远处为电势零点,当导体达到静电平衡后,说法错误的是
A. 、两点电场强度大小关系为
B. 、两点电势高低关系为
C. 、两点电势高低关系为
D. 感应电荷在、两点产生的电场强度
如图所示,在原来不带电的金属细杆附近处,放置一个正点电荷,达到静电平衡后,则
A. 端的电势比点的高 B. 端的电势比端的低
C. 杆内场强处处为零 D. 杆内处的场强的方向由指向
二、实验题
如图所示,绝缘开口金属球壳已带电,现把验电器甲的小金属球与球壳的内壁用导线相连,另外把一绝缘的金属小球与球壳的内壁相接触后再与验电器乙的金属小球相接触,验电器乙距球壳足够远,那么验电器甲的金属箔片________,验电器乙的金属箔片________填“张开”或“不张开”
利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘,静电除尘器由金属管和悬在管中的金属丝组成,附近的气体分子被电离成为电子和正离子,粉尘吸附电子后被吸附到上,最后在重力作用下落入下面的漏斗中。和分别接到高压电源的_______,其装置示意图如右图所示,含粉尘的高温气体从管口_______填“”或“”进入金属管内,、之间有很强的电场,距越近,场强越大。
用控制变量法,可研究影响平行板电容器电容的因素如图设、两极板为,极板间的距离为,静电计指针偏角为实验中,极板所带电荷量不变,若
保持正对面积不变,增大板间距离,则_____选填:增大、减小、不变
保持板间距离不变,减小正对面积,则_____选填:增大、减小、不变
三、计算题
如图所示,把一带电荷量为的小球用绝缘细绳悬起,若将带电荷量为的带电小球靠近,当两个带电小球在同一高度相距时,绳与竖直方向成角,取,,且,两小球均可视为点电荷,求:
,两球间的库仑力大小;
球的质量。
在一个点电荷的电场中,让轴与它的一条电场线重合,坐标轴上、两点的坐标分别为和。放在、两点的试探电荷受到的电场力方向都跟轴的正方向相同,电场力的大小跟试探电荷所带电量的关系,如图乙中直线、所示,放在点的电荷带负电,放在点的电荷带正电。
求点的电场强度的大小和方向;
试判断点电荷的电性,并说明理由;
求点电荷的位置坐标。
如图所示,真空中有三个点组成的一个等边三角形,边长,把两个带正电的点电荷放在两点,它们带电量相等,。
上两个点电荷之间的库仑力是多大?
求点的合场强大小;
若在点放置一个电量的点电荷,则它受到的电场力是多大?
地面上方存在水平向右的匀强电场,一质量为带电量为的小球用绝缘丝线悬挂在电场中,当小球静止时丝线与竖直方向的夹角为,此时小球到地面的高度为。求:
匀强电场的场强?
若丝线突然断掉,小球经过多长时间落地?
如图所示,一带电荷量为,质量为的小物块放在一倾角为的光滑绝缘斜面上,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,,。
求电场强度的大小;
某时刻小物块的电荷量突然减少了一半,求物块下滑距离时的速度大小。
如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点,用一根长度为的绝缘细线把质量为,带有正电荷的金属小球悬挂在点,小球静止在点时细线与竖直方向的夹角为求:
两点间的电势差;
将小球拉至位置使细线水平后由静止释放,小球通过最低点时细线对小球的拉力的大小;
如果要使小球能绕点做完整的圆周运动,则小球在点时沿垂直于方向运动的初速度的大小.取,,
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
摩擦起电现象普遍存在,任何物体摩擦都可以起电;
电荷间的相互作用规律是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
本题考查了摩擦起电现象和电荷间的相互作用规律在生活中的应用,难度不大,多注意积累即可.
【解答】
塑料捆扎绳与手摩擦带电;塑料捆扎绳上带的是同种电荷,同种电荷相互排斥,所以塑料绳会向四周散开,捋的次数越多,塑料绳带电越多,排斥力越多,下端散开的就越大;故D正确,ABC错误。
故选:。
2.【答案】
【解析】
【分析】
根据物理学史和常识解答,记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史及常识性问题,对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆,这也是考试内容之一。
【解答】
A、自然界的电荷只有两种,富兰克林将其命名为正电荷和负电荷。故A错误;
B、物体所带的电荷量只能是某些特定的值,即物体所带的电荷量只能是元电荷电量的整数倍。故B正确;
C、真空中点电荷间相互作用力的规律是库伦发现的,故C错误;
D、感应起电的过程本质是电荷转移的过程,并没有创造电荷,故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】两小球相互排斥,必定带同种电荷;两小球相互吸引,二者可能带异种电荷,也可能一个带电,另一个不带电。故B正确。
4.【答案】
【解析】略
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了静电感应;明确静电感应原理是关键。
由于棒与不接触,整个起电过程为感应起电,通过感应起电近端与远端所带电荷情况进行分析。
【解答】
由于橡胶棒带负电,橡胶棒不与接触,故此时为感应起电,橡胶棒靠近时,由于是近端是远端,故A带正电带负电,由于先将球用导线接地一下,此时球是近端,大地是远端,仍带正电而不带电,此过程金属球中有部分自有电子流入大地,导线接地一下迅速断开,与外界隔离,再将棒移开,因失去电子而带正电,正电荷分布在的表面,再将、分开,二者都带正电,故BCD错误,A正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题一定要把握“每个电荷都处于平衡状态”这一特点进行分析,可以利用假设法判断三个点电荷的电性关系,如假设
带正电,其它电荷是否平衡等,也可以利用“两同夹异,近小远大”三个电荷处于平衡时两边电性相同和中间相反,中间电荷离电量小的近,离电量大的远进行判断。
三个电荷处于同一直线上,每个电荷受两个库仑力作用处于平衡状态,据此列方程即可求解;
本题考察了库仑定律在电荷平衡中的应用,对于三个电荷平衡可以利用“两同夹异,近小远大”的规律进行电性判断,本题的难点在于计算,学生列出方程容易,但是计算正确难。
【解析】
三个点电荷均处于平衡状态,则对每个点电荷来说,它一定受到两个大小相等、方向相反的力的作用,
若设、均带正电,则虽然可以平衡,但或所受的两个库仑力由于均为斥力故而方向相同,不能平衡若设、均带负电,则每个点电荷所受的两个库仑力均方向相反,可能平衡因此,、均带负电也就是说,在这种情况下,、必须是同种电荷且跟是异种电荷。
受水平向右的库仑引力作用和水平向左的库仑斥力作用。
由库仑定律和平衡条件有
同理,对有对有
以上三式相比,得
,所以每个点电荷的电荷量之比::为::或::,只有A正确, BCD错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据库仑定律分析电荷间作用力的变化.根据牛顿第二定律分析加速度的变化,并分析速度变化情况。
本题考查库仑力内容,关键是根据力的变化情况以及利用牛顿第二定律的应用分析运动变化情况。
【解答】
由于两电荷间距离增大,依据库仑定律,它们之间的静电力越来越小,再由,故加速度越来越小;
因电荷间的静电力与电荷的运动方向相同,加速度与速度同向,故电荷将一直做加速运动,故A正确,BCD错误。
故选A。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了库仑定律;本题就是对库仑力公式的直接考查,掌握住公式就很容易分析了,理解电荷的中和含义。
将它们接触后再分开,则电荷量中和,再进行平分,根据点电荷库仑力的公式可以求得改变之后的库仑力的大小。
【解答】
根据库仑定律,则有两球间的库仑力为:;
将它们接触后再分开,然后放在距离为,则电荷量中和,再进行平分,因此电量均为,则库仑力为:,故B正确,ACD错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了库仑定律与力学问题的综合应用;本题在解答过程中,物体的平衡条件成为关键内容,因此分析物体的受力,对力进行分解合成就成了必须的步骤,有利于学生将力学知识与电学知识相结合。
根据根据牛顿第三定律得:球对球的库仑力等于球对球的库仑力;
对小球受力分析,根据平衡条件和相似三角形表示出两个球的重力和拉力,进行比较。
【解答】
A.根据牛顿第三定律得:球对球的库仑力等于球对球的库仑力,无论两球电荷量是否相等所受库伦力都相等,故无法比较哪个电荷量较大,故A错误;
对小球受力分析,根据平衡条件有:
B.对小球、受力分析,根据平衡条件有:
;
;
因,所以,故B错误;
C.根据平衡条件有:
;
;
因,所以球受的拉力较小,故C错误;
D.两球接触后,再静止下来,两绝缘细线与竖直方向的夹角变为、,对小球、受力分析,根据平衡条件有:
;
;
因为,所以,故D正确。
故选D。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查物体的平衡,较好的考查了学生综合应用知识的能力,是一道考查能力的好题。
根据库仑定律求库仑力的大小;小球受水平方向的库仑力和竖直方向的重力作用及细绳的拉力,根据平衡条件列出等式求解质量;根据题中条件判断电荷量的关系确定电场强度为的地方。
【解答】
D.根据库仑定律,、受到的库仑力之比,故D错误;
A.对小球、受力分析,根据平衡条件有:
,
所以,
故A正确;
根据题中条件无法求出电荷量的关系,也无法确定电场强度为的地方,故BC错误。
故选A。
11.【答案】
【解析】
【分析】
对小球受力分析,小球受重力、绳的拉力和库仑力,这三个力组成封闭三角形时合力为零。
正确对小球进行受力分析,知道三个力平衡时,能组成封闭三角形。
【解答】
设小球受到的重力为,细线的拉力为,静电力为,如果小球能处于静止状态,则,,三个力的合力必须为零,其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反,对题中的粒子受力分析如图所示,结合平行四边形定则,满足条件的只有选项B。
故选B。
12.【答案】
【解析】
【分析】
由点电荷、等量异种电荷、等量正电荷的电场分布,结合电场的叠加判断得解。
本题主要考查电场的叠加,熟悉各电场的分布是解题的关键,难度不大。
【解答】
A.由点电荷的电场分布可知,图甲中电场强度方向不同,A错误;
B.由电场的叠加可知,图乙点电场强度为,图丙点不为,所以B错误;
C.由电场线的分布及电场的叠加可知,图乙中点的电场强度为,到远时,电场强度仍为,所以从点沿虚线向上,电场强度先大后小;图丙的电场强度从点到无穷远,电场强度逐渐减小,故C错误;
D.由电场的叠加可知,点的电场强度是左侧两点电荷作用之和,点的电场强度是左侧两点电荷作用之差, 点大于点,故D正确。
故选D。
13.【答案】
【解析】
【分析】
点的电场强度由点电荷的电场强度与金属板上感应电荷产生的电场强度叠加而成,结合点电荷电场强度及场强叠加求解即可。
本题考查电场的叠加,知道电场强度是矢量是求解的关键。
【解答】
电荷量为的点电荷在点产生的场强为,方向向右;
金属板上感应电荷为负电荷,在点处产生的电场强度方向也向右,大小设为,根据电场的叠加知,
故C正确,ABD错误。
故选C。
14.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了速度--时间图象的应用和电场线的相关知识,要明确斜率的含义,要能根据图象判断物体的运动情况,进而分析受力情况。能根据电场线的分布判断电场强度的大小。难度适中。
速度--时间图象中,图象的斜率表示加速度;
电场线分布密集的地方电场强度大,分布稀疏的地方,电场强度小;
负电荷受电场力的方向与电场强度方向相反;
对只受电场力作用的带电微粒,电场力越大,加速度越大,也就是电场强度越大。
【解答】
由图象可知,速度在逐渐减小,图象的斜率在逐渐增大,故此带负电的微粒做加速度越来越大的减速直线运动,所受电场力越来越大,受力方向与运动方向相反,故A正确,BCD错误。
故选A。
15.【答案】
【解析】A.当打雷的时候,由于静电的感应,在高大的建筑物顶端积累了很多的静电,容易导致雷击事故,所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电中和,保护建筑物的安全,属于静电防止,故A正确;
B.静电除尘时除尘器中的空气被电离,烟雾颗粒吸附电子而带负电,颗粒向电源正极运动,属于静电应用,故B错误;
C.静电复印是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上,属于静电应用,故C错误;
D.喷枪喷出的油漆微粒带正电,因相互排斥而散开,形成雾状,被喷漆的物体带负电,对雾状油漆产生引力,把油漆吸到表面,属于静电应用,故D错误。
故选A。
掌握静电的防止与应用,抓住生活中有关静电的防止与应用的具体实例。
本题考查了关于静电的防止与应用,从各种实例的原理出发就可判断出答案。
16.【答案】
【解析】解:、尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动,电场力做正功,电势能越来越小,故A错误;
、根据图象信息可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场,电场线方向由收尘极指向电晕极,金属圆筒内越靠近收尘极电势越高,故B正确,D错误;
C、离电晕极越远,场强越小,尘埃带电量不变,电场力越小,故C错误,
故选:。
此题考查静电的应用静电除尘,解答本题关键是要知道金属圆筒和金属丝之间的电场分布,电场强度越大的地方气体越容易电离。
17.【答案】
【解析】
【分析】
对于感应带电,是利用同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原理,发生静电感应最后达到静电平衡时带电体是等势体。
解决本题的关键是掌握静电平衡时导体的特点。
【解答】
、两点的场强为导体球与上感应电荷在这两处的场强之和,合场强大小为零,所以,而导体球在、两点产生的场强不同,故B上感应电荷在、两点产生的电场强度不相等,根据点电荷电场强度公式,可以知道,离越远的,电场强度越小,则感应电荷在、两点产生的电场强度 ,故AD正确;
处于静电平衡的导体,其整体是等势体,故 ,故B正确,故C错误。
本题选择错误的,故选C。
18.【答案】
【解析】
【分析】
沿电场线方向电势降低,而处于电场中的导体处于静电平衡状态,根据静电平衡可知,同一个导体为等势体,导体上的电势处处相等,再由固定电荷产生的电场可以确定电势的高低。
导体达到静电平衡后,导体为等势体,导体上的电势处处相等,这是解决本题的关键的地方,对于静电场的特点一定要熟悉,同时明确沿电场线方向电势降低。
【解答】
A.沿电场线电势降低,电场线由到,故端的电势比点的低,故A错误;
B.达到静电平衡后,导体为等势体,导体上的电势处处相等,所以可以得到,故B错误;
处于静电平衡的导体,内部场强处处为,故C正确,D错误;
故选C。
19.【答案】张开;不张开
正极和负极;
增大;增大。
【解析】
【分析】
达到静电平衡状态时,其电势相等,是一个等势体,其净电荷由于静电斥力作用,尽可能远离,故都分布在导体的外表面上,所以甲的小金属球带电,甲验电器的箔片张开,空心金属球壳内部因为没有净电荷,所以与内壁接触后上不带电。
本题分析中要注意要学会找等势体.在这里,由于是等势体,同性电荷相斥,所以外部带正电。
【解答】
验电器甲的小金属球与空心金属球壳用导线连接,不论是连在球壳内部或是外边,效果都一样,即能都使两者成为一个共同的导体,达到静电平衡状态时,其电势相等,是一个等势体,其净电荷由于静电斥力作用,尽可能远离,故都分布在导体的外表面上,所以甲的小金属球带电,甲验电器的箔片张开。
空心金属球壳内部因为没有净电荷,所以与内壁接触后上不带电,所以也无法使乙验电器的箔片张开。
故答案为:张开;不张开
【分析】
电极、间接高电压后,之间产生了很强的电场,气体分子被电离成为电子和正离子,电子较轻,容易被粉尘吸附,故粉尘带负电,被正极吸引,从而达到除尘的目的。
本题涉及静电除尘的原理,关键是电子容易被吸附到灰尘上,故灰尘会吸附带带正电的上,基础题目。
【解答】
气体分子被电离成为电子和正离子,电子较轻,容易被粉尘吸附,故粉尘带负电,被正极吸引,所以是电源的正极;电极截面如图所示,
由电场线可判断越靠近场强越大;粉尘吸附电子后带负电,因此向正极运动。
同时由于被正极吸引的粉尘向下运动,所以含粉尘的高温气体需从管口进入。
故答案为:正极和负极;。
【分析】
静电计测定电容器极板间的电势差,电势差越大,指针的偏角越大。根据电容的决定式分析极板间距离、正对面积变化时电容的变化情况,由于极板所带电荷量不变,再由电容的定义式分析板间电势差的变化,即可再确定静电计指针的偏角变化情况。
本题是电容动态变化分析问题,关键抓住两点:一是电容器的电量不变;二是掌握电容的两个公式:电容的决定式和。
【解答】
根据电容的决定式得知,电容与极板间距离成反比,当保持不变,增大时,电容减小,电容器的电量不变,由电容的定义式分析可知板间电势差增大,则静电计指针的偏角增大。
根据电容的决定式得知,电容与极板的正对面积成正比,当保持不变,减小时,电容减小,电容器极板所带的电荷量不变,则由电容的定义式分析可知板间电势差增大,静电计指针的偏角增大。
故答案为:增大;增大。
20.【答案】解:间的库仑力大小;
小球受力如图所示:
由平衡条件:
解得球的质量。
【解析】见答案
21.【答案】解:根据图乙结合场强公式得
因为电荷带负电,所以电场方向与电场力方向相反,即沿轴负方向。
点正电荷受力向右,则电场方向沿轴正方向,则点电荷位于之间,并且带正电。
根据点电荷场强公式得,
联立解得 。
【解析】本题考查了库仑定律、电场强度与电场力、电场的叠加;解决本题的关键掌握电场强度的定义式和点电荷的场强公式,以及知道电场强度的方向,与正电荷所受电场力方向相同,与负电荷所受电场力方向相反。
电场强度等于电荷所受电场力和该电荷电量的比值,即,方向与正电荷所受电场力方向相同;
放在、两点的试探电荷受到的电场力方向都跟轴的正方向相同,而正电荷所受电场力与电场强度方向相同,负电荷所受电场力与电场强度方向相反,从而知道点电荷位于、之间;
根据点电荷场强公式分析。
22.【答案】解:根据库仑定律得、上两个点电荷之间的库仑力大小为
;
两点电荷在处产生的场强分别为
,
则点的合场强;
根据电场力公式得,点电荷受到的电场力。
【解析】本题考查了库仑定律和电场强度的相关知识,关键是要清楚库仑定律,知道用矢量合成的方法求点电荷的合场强。
根据库仑定律求出、上两个点电荷之间的库仑力;
根据点电荷场强公式,运用矢量合成的平行四边形定则求出连线中垂线上各个点的合场强;
根据电场力公式求点电荷受到的电场力。
23.【答案】解:对小球列平衡方程
所以 ;
丝线断后竖直方向:,所以
答:匀强电场的场强;
若丝线突然断掉,小球经过时间落地。
【解析】小球受重力、拉力和电场力处于平衡,根据共点力平衡求出电场力的大小,从而得出匀强电场的场强;
丝线断掉后,竖直方向作自由落体运动,结合位移时间公式求出运动的时间。
本题考查了共点力平衡、牛顿第二定律和运动学公式的综合运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁。
24.【答案】解:
小物块恰处于静止状态时,受力如图:
由受力平衡得:
由得:
代入数据解得:。
由牛顿第二定律得:
由得:
代入数据得速度大小为:。
【解析】本题考查带电粒子在电场中的运动,要注意明确此类题目仍属于动力学范围内,不同之处在于多了电场力,只要注意电场力的性质即可正确求解。第题也可以根据动能定理求解。
小物块恰处于静止状态时,对物块受力分析,根据平衡条件列式可求得电场强度;
当物块的电荷量突然减少了一半时,电场力也减半,物块将沿斜面向下做匀加速运动,由牛顿第二定律可求得物块的加速度,再根据速度和位移关系即可求得速度大小。
25.【答案】解:带电小球在点静止受力平衡,根据平衡条件得则:
,
得:
由有:
设小球运动至点时速度为,
则:
在点,小球受重力和细线的合力提供向心力,
根据向心力公式得:
代入数据,联立解得:
小球做完整圆周运动时必须通过点的对称点,设在该点时小球的最小速度为,
则:
联立解得:
【解析】本题是共点力平衡、动能定理和牛顿第二定律的综合应用,关键要找到物理的最高点,把握最高点的临界条件:绳子拉力为零,由电场力与重力的合力提供向心力。