静电场中的动力学问题

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电动力学中的静电场和电场线

电动力学中的静电场和电场线

电动力学中的静电场和电场线电动力学是物理学中研究电荷及其相互作用的分支学科,涉及到电场、电路、电磁波等诸多概念和理论。

其中,静电场和电场线是电动力学领域中非常重要的概念。

本文将对静电场和电场线进行介绍和解析。

一、静电场静电场是指在电荷不发生运动的情况下产生的电场。

当电荷分布在空间中时,它们会相互排斥或吸引,并产生相应的电场。

电场可以用来描述电荷之间的相互作用力。

静电场的描述和研究通常通过使用电场强度这一物理量来进行。

电场强度是描述电场的一个重要指标,表示单位正电荷所受到的力的大小。

在静电场中,电场强度可表示为矢量,其大小和方向与电荷的性质、分布以及位置有关。

可以通过电力线的方式来描述电场强度的分布情况。

二、电场线电场线是用来描述电场分布规律的图示方式,它是连接电场中各点上电场强度方向的曲线。

电场线的特点是从正电荷指向负电荷,且与电场强度方向垂直。

通过绘制电场线,我们可以直观地了解电场的分布情况。

在静电场中,电场线可以用来表示电场的强弱、方向以及电荷的分布情况。

一般情况下,电场线越密集,表示电场强度越大;电场线越稀疏,表示电场强度越小。

电场线的分布形状取决于电荷的性质和分布情况。

当存在单一点电荷时,电场线呈辐射状,从正电荷向外辐射;当存在两个等大的异性电荷时,电场线呈直线,从正电荷指向负电荷;当存在两个等大的同性电荷时,电场线呈双曲线形状。

三、静电场与电场线的应用静电场和电场线在物理学及其应用中具有广泛的应用价值。

以下是其中的一些应用:1. 静电场的应用:静电场是电动力学的基础,广泛应用于静电防护、电容器、静电控制等领域。

在电动机、发电机等电力相关的设备中,静电场的分布情况对其性能和稳定性有着重要影响。

2. 电场线的观测和分析:通过观测和分析电场线的分布情况,可以帮助我们更好地理解和解释静电场的性质。

电场线的绘制可以通过设备和实验来实现,从而为电动力学理论的验证提供了重要手段。

3. 电场的力学效应:静电力对物质和电荷的运动会产生显著影响,例如静电吸附、静电击穿等。

高中物理静电场知识点总结及题型分析

高中物理静电场知识点总结及题型分析

xx 电场一、静电场公式汇总1、公式计算中的q、©的要求电场中矢量(电场力F、电场E)的运算:q代绝对值电场中标量(功W电势能Ep、电势差UAB电势©)的运算:q、© xx、负2、公式:(1) 点电荷间的作用力:F=kQ1Q2/r2(2) 电荷共线平衡:( 3)电势© A:© A= EpA /q (© A电势二EpA电势能/ q检验电荷量;电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关)( 4)电势能EpA:EpA=© A q( 5)电场力做的功WABW=F d =F S COSB =EqdWA R EpA- EpBWA B UAB q (电场力做功由移动电荷和电势差决定,与路径无关)(6)电势差UAB:UAB=© A—© B (电场中,两点电势之差叫电势差)UAB= WAB / q (WA电场力的功)U= E d (E数值等于沿场强方向单位距离的电势差)(7)电场强度EE=F/q (任何电场);(点电荷电场);(匀强电场)(8)电场力:F=E q (9)电容:(10)平行板电容器:3、能量守恒定律公式(1)、动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化.公式:F合t = mv2 —mv1 (解题时受力分析和正方向的规定是关键)动量守恒定律:相互作用的物体系统, 如果不受外力, 或它们所受的外力之和为零, 它们的总动量保持不变. (研究对象:相互作用的两个物体或多个物体)公式:m1v1 + m2v2 = m1 v1 '+ m2 v2'2)能量守恒(1)动能定理:(动能变化量=1/2 mv22-1/2 mv12)F合s对地c°s 1 2 2一mv mv 2 t oW( W2 L 1 2 2 -mv mv2 t o(2)能量守恒定律:系统(动能+重力势能+电势能)4、力与运动(动力学公式)xx第二定律:(1)匀速直线运动:受力运动(2)匀变速直线运动:受力(缺)运动⑴(s)(vt)(a)(3)类平抛运动:仅受电场力;;复合场速度位移水平方向竖直方向偏移量速度偏向角的正切:若加速电场:电场力做功,,则(y、与m q无关)示波管的灵敏度:y/U2二L2/4dU1圆周运动:绳子、单轨恰好通过最高点:;;杆、双轨最高点:如图所示,从静止出发的电子经加速电场加速后,进入偏转电场.若加速电压为U l、偏转电压为U2,要使电子在电场中的偏移距离y增大为原来的2倍(在保证电子不会打到极板上的前提下),可选用的方法有」--------------------------------------------------------- =J-A .使U i减小为原来的1/2 ;B .使U2增大为原来的2倍;C .使偏转电场极板长度增大为原来的 2 倍;D .使偏转电场极板的间距减小为原来的1/2考点名称:带电粒子在电场中的加速(一)、带电粒子在电场中的直线运动(1)如不计重1力,电场力就是粒子所受合外力,粒子做直线运动时2的要求有:①对电场的要求:或是匀强电场,或不是匀强电场但电场的电场线有直线形状。

电动力学老师给的题目

电动力学老师给的题目

一、单项选择题1. 下列计算正确的是 ( ) A. 30r r ⎛⎫∇⋅= ⎪⎝⎭ B. 34()r r r πδ⎛⎫∇⋅= ⎪⎝⎭ C. 0r r ⎛⎫∇⋅= ⎪⎝⎭ D. 20r r ⎛⎫∇⋅= ⎪⎝⎭2. k 为常矢量,下列计算正确的是( )A. r k r k e k e⋅⋅⋅=∇ B. r k r k e k e ⋅⋅=∇ C. r k r k e r e ⋅⋅⋅=∇ D. r k r k e r e ⋅⋅=∇3. 导体中平面电磁波的电场表示式为 ( )A.()0i k x t E E e ω⋅-=B.()0x i x t E E e e αβω-⋅⋅-=C.0cos()E E t ωϕ=+ D. 0sin()E E t ωϕ=+4. 以下说法正确的是( ) A. 12W dV ρϕ=⎰ 只有作为静电场总能量才有意义 B. 12W dV ρϕ=⎰ 给出了能量密度 C. 12W dV ρϕ=⎰ 对非静电场同样适用 D. 12W dV ρϕ=⎰ 仅适用于变化的电场5. 电四级张量的独立分量个数为:( )A. 5B. 6C. 9D. 由体系的电荷分布而定。

6. 在同一介质中传播的电磁波的相速度 v= ( )A. 相同B. 不同C. 与电磁波的频率有关D. 以上说法均不正确7. 已知电极化强度,则极化电荷密度为 ( ) A. B. C. D.8. 下面说法正确的是 ( )A. 空间任一点的场强是由该点的电荷密度决定的;B. 空间任一点的场强的散度是由所有在场的电荷q决定的;C. 空间任一点的场强的散度只与该点的电荷密度有关;D. 空间某点,则该点,可见该点也必为零.9. 球对称电荷分布的体系是:( )A. 电中性的B. 电偶极矩不为零,电四级矩为零C. 电偶极矩为零,电四级矩不为零D. 各级电多极矩均为零10. 电像法的理论基础是 ( )A. 场方程的边界条件B. 麦克斯韦方程组C. 唯一性定理D. 场的叠加原理11. 在同一介质中传播的电磁波的相速度 v εμ= ( )A. 相同B. 不同C. 与电磁波的频率有关D. 以上说法均不正确12. H B μ= 是 ( )A .普适的 B. 仅适用于铁磁性物质C .仅适用于线性非铁磁性物质 D. 不适用于非铁磁性物质13. 以下说法正确的是: () A . 平面电磁波的E 和B 一定同相B . 平面电磁波中电场能量一定等于磁场能量C . 两种电磁波的频率相同,它们的波长也一定相同D . 以上三种说法都不正确。

电动力学复习总结电动力学复习总结答案

电动力学复习总结电动力学复习总结答案

第二章 静 电 场一、 填空题1、若一半径为R 的导体球外电势为b a b ra ,,+=φ为非零常数,球外为真空,则球面上的电荷密度为 。

答案:02aRε 2、若一半径为R 的导体球外电势为3002cos cos =-+E R E r rφθθ,0E 为非零常数,球外为真空,则球面上的电荷密度为 . 球外电场强度为 .答案:003cos E εθ ,303[cos (1)sin ]=-+-r R E E e e rθθθ3、均匀各向同性介质中静电势满足的微分方程是 ;介质分界面上电势的边值关系是 和 ;有导体时的边值关系是 和 。

答案: σφεφσφεφεφφερφ-=∂∂=-=∂∂-∂∂=-=∇nc n n ,,,,1122212 4、设某一静电场的电势可以表示为bz y ax -=2φ,该电场的电场强度是_______。

答案:z y x e b e ax e axy+--225、真空中静场中的导体表面电荷密度_______。

答案:0nϕσε∂=-∂ 6、均匀介质内部的体极化电荷密度p ρ总是等于体自由电荷密度f ρ_____的倍。

答案: -(1-εε0) 7、电荷分布ρ激发的电场总能量1()()8x x W dv dv rρρπε''=⎰⎰的适用于情形.答案:全空间充满均匀介质8、无限大均匀介质中点电荷的电场强度等于_______。

答案:34qRR πε 9、接地导体球外距球心a 处有一点电荷q, 导体球上的感应电荷在球心处产生的电势为等于 .答案:04q aπε10、无电荷分布的空间电势 极值.(填写“有”或“无”) 答案:无11、镜象法的理论依据是_______,象电荷只能放在_______区域。

答案:唯一性定理, 求解区以外空间12、当电荷分布关于原点对称时,体系的电偶极矩等于_______。

答案:零13、一个内外半径分别为R 1、R 2的接地导体球壳,球壳内距球心a 处有一个点电荷,点电荷q 受到导体球壳的静电力的大小等于_______。

高中物理静电场知识点

高中物理静电场知识点

高中物理静电场知识点高中物理静电场知识点【要点解读】1.库仑定律适用条件的三点理解(1)对于两个均匀带电绝缘球体,可以将其视为电荷集中于球心的点电荷,r为两球心之间的距离。

(2)对于两个带电金属球,要考虑金属球表面电荷的重新分布。

(3)不能根据公式错误地推论:当r→0时,F→∞。

其实,在这样的条件下,两个带电体已经不能再看成点电荷了。

2.应用库仑定律的四条提醒(1)在用库仑定律公式时,无论是正电荷还是负电荷,均代入电荷量的绝对值。

(2)作用力的方向判断根据:同性相斥,异性相吸,作用力的方向沿两电荷连线方向。

(3)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律,大小相等、方向相反。

(4)库仑力存在极大值,由公式可以看出,在两带电体的间距及电荷量之和一定的条件下,当q1=q2时,F最大。

重点2 电场强度电场线【要点解读】1.电场强度三个表达式的比较表达式比较E=E=k E=公式意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中E与U的关系式适用条件一切电场①真空匀强电场②点电荷决定因素由电场本身决定,与检验电荷q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定,d为两点沿电场方向的距离2.电场的叠加(1)叠加原理:多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和。

(2)运算法则:平行四边形定则。

3.计算电场强度常用的五种方法(1)电场叠加合成法。

(2)平衡条件求解法。

(3)对称法。

(4)补偿法。

(5)等效法。

4.电场线的三个特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发,终止于无限远或负电荷处;(2)电场线在电场中不相交;(3)在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方电场线较疏。

5.六种典型电场的电场线【规律总结】电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系1.电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合,只有同时满足以下三个条件时,两者才会重合。

《静电场及其综合应用问题》PPT课件

《静电场及其综合应用问题》PPT课件
q=1.0×10-6 C的小球,用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强 电场中,假设电场足够大,静止时悬线向左与竖直方向夹角 为θ=37°。小球在运动过程中电荷量保持不变,重力加速度 g取10 m/s2。求:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (1)电场强度E的大小; (2)若在某时刻将细线突然剪断,求经过1 s时小球的速度大小 v及方向。
1答8:.【这答(个案3几)】小何6体.物28有;块83个:2小4正s 方末体的.速度大小和 2 s 内的位移大小。
21
解析 (1)对小物块受力分析如图所示,小物块静止于斜面上,则 mgsin 37°=qEcos 37°, E=mgtaqn 37°=34mqg。
(2)当场强变为原来的12时,小物块受到的合外力 F 合=mgsin 37°-12qEcos 37°=0.3mg,
解得 q=mgtEan θ。 (2)因带电小球受力平衡,重力与静电力的合力与丝线的拉力大小相等,故剪断丝
线后小球所受重力、静电力的合力等于cmosgθ,小球的加速度 a=cogs θ,小球由静 止开始沿丝线拉力的反方向做匀加速直线运动,当碰到金属板时,它的位移为 l
=sinb θ,又有 l=12at2,所以 t=
4
答案 B
5
[针对训练1] 两个带等量正电荷的点电荷如图所示,O点为两电 荷连线的中点,a点在连线的中垂线上,若在a点由静止释放一 个电子,关于电子的运动,下列说法正确的是( ) A.电子在从a点向O点运动的过程中,加速度越来越大,速度越 来越大 B.电子在从a点向O点运动的过程中,加速度越来越小,速度越 来越大 C.电子运动到O点时,加速度为零,速度最大 D.电子通过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,一直到 速度为零
解析 带电粒子运动速度沿轨迹切线方向,受力方向与电场线在同一直线上, 静电力指向轨迹弯曲的内侧,B、C错误;由于运动过程中速度逐渐减小,则静 电力做负功,A正确,D错误。 答案 A

电动力学中的静电场与静磁场

电动力学中的静电场与静磁场

电动力学中的静电场与静磁场电动力学(Electrodynamics)是物理学中的一个重要分支,研究电荷与电磁场之间的相互作用。

在电动力学中,静电场与静磁场是两个核心概念。

在本文中,我们将深入探讨静电场与静磁场的特性及其应用。

一、静电场静电场是由固定的电荷所产生的电场。

在静电场中,电荷会相互作用,产生电力线和电势。

电荷分正负两种,它们具有相互吸引或相互排斥的特性。

根据库仑定律,带电粒子之间的电力与它们之间的距离呈反比,与它们的电荷量的乘积呈正比。

所以,静电场的特点是距离越近,相互作用力越大。

静电场广泛应用于静电感应、电容器等。

静电场还与电势有密切关系。

电势是描述电场能量分布的物理量。

在静电场中,电势差是电荷单位测点由A点移到B点时所做的功。

根据电势差定义式ΔV = W/q,可以计算出单位电荷在电场中的运动能力。

二、静磁场静磁场是由静止的电荷与电流所产生的磁场。

在静磁场中,磁场的性质与静电场有所不同。

磁力线是圆形的闭合曲线,从北极到南极。

磁场中的带电粒子受到一个叫做洛伦兹力的力的作用。

磁场的强度可以用磁感应强度B来表示。

根据洛伦兹力公式F = qvB,可以得知磁场对带电粒子的作用力与粒子的电荷量、速度以及磁感应强度都有关系。

与静电场不同,静磁场中没有单独存在的磁荷。

磁感应强度是由电流产生的,电流是指在导体中电荷的流动。

根据安培定律,通过导体的电流与该导体所绕的闭合曲线的曲面积分成正比,可以通过这个定律计算出静磁场的强度。

三、电动力学的应用电动力学的应用非常广泛。

静电场和静磁场的相互作用是很多设备和技术的基础。

以下是电动力学在不同领域的一些应用:1. 静电喷涂技术:通过利用静电场的特性,可以将带电粒子(如涂料颗粒)通过静电力喷射到目标物体上,实现涂料的均匀分布。

2. 传感器技术:静电场和静磁场可以用来设计和制造各种传感器,例如电容传感器、磁场传感器等。

这些传感器在工业、医疗和科学研究中发挥重要作用。

3. 医学成像:医学影像技术中的X射线、CT扫描、磁共振成像等都是基于电动力学的原理设计的。

电动力学习题解答2

电动力学习题解答2

第二章 静电场1. 一个半径为R 的电介质球,极化强度为2/r K r P =,电容率为ε。

(1)计算束缚电荷的体密度和面密度: (2)计算自由电荷体密度; (3)计算球外和球内的电势;(4)求该带电介质球产生的静电场总能量。

解:(1)P ⋅-∇=p ρ2222/)]/1()/1[()/(r K r r K r K -=∇⋅+⋅∇-=⋅∇-=r r r)(12P P n -⋅-=p σR K R r r /=⋅==P e (2))/(00εεεε-=+=P P E D 内200)/()/(r K f εεεεεερ-=-⋅∇=⋅∇=P D 内(3))/(/0εεε-==P D E 内内rr frKRr Ve e D E 200200)(4d εεεεπερε-===⎰外外 rKRr)(d 00εεεεϕ-=⋅=⎰∞r E 外外)(ln d d 00εεεεϕ+-=⋅+⋅=⎰⎰∞r R K RR rr E r E 外内内(4)⎰⎰⎰∞-+-=⋅=R R rrr R K r r r K V W 42200222022202d 4)(21d 4)(21d 21πεεεεπεεεE D 20))(1(2εεεεπε-+=K R2. 在均匀外电场中置入半径为0R 的导体球,试用分离变量法求下列两种情况的电势:(1)导体球上接有电池,使球与地保持电势差0Φ; (2)导体球上带总电荷Q 解:(1)该问题具有轴对称性,对称轴为通过球心沿外电场0E 方向的轴线,取该轴线为极轴,球心为原点建立球坐标系。

当0R R >时,电势ϕ满足拉普拉斯方程,通解为∑++=nn n nn n P R b R a )(cos )(1θϕ 因为无穷远处 0E E →,)(cos cos 10000θϕθϕϕRP E R E -=-→ 所以 00ϕ=a ,01E a -=,)2(,0≥=n a n当 0R R →时,0Φ→ϕ所以 0101000)(cos )(cos Φ=+-∑+n nn nP R b P R E θθϕ 即: 002010000/,/R E R b R b =Φ=+ϕ所以 )2(,0,),(3010000≥==-Φ=n b R E b R b n ϕ⎩⎨⎧≤Φ>+-Φ+-=)()(/cos /)(cos 000230000000R R R R R R E R R R E θϕθϕϕ(2)设球体待定电势为0Φ,同理可得⎩⎨⎧≤Φ>+-Φ+-=)()(/cos /)(cos 000230000000R R R R R R E R R R E θϕθϕϕ当 0R R →时,由题意,金属球带电量Qφθθθϕθεϕεd d sin )cos 2cos (d 200000000R E R E S nQ R R ⎰⎰+-Φ+=∂∂-== )(40000ϕπε-Φ=R所以 00004/)(R Q πεϕ=-Φ⎩⎨⎧≤+>++-=)(4/)(cos )/(4/cos 00002300000R R RQ R R R R E R Q R E πεϕθπεθϕϕ3. 均匀介质球的中心置一点电荷f Q ,球的电容率为ε,球外为真空,试用分离变量法求空间电势,把结果与使用高斯定理所得结果比较。

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高中物理资料静电场中的动力学问题一、规律1.运动规律:匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、斜抛运动、简谐运动、运动的合成与分解、螺旋线运动的规律;2.动力学规律:牛顿运动定律、动量定理、动能定理、机械能守恒定律、功和能的关系、动量守恒定律、能量守恒定律。

(1)牛顿运动定律(牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律)(2)动量定理(单体的动量定理、系统的动量定理)(3)动能定理(单体的动能定理、系统的动能定理)(4)机械能守恒定律(单体的机械能守恒定律、系统的机械能守恒定律)(5)功和能的关系(重力做功与重力势能变化的关系、弹力做功与弹性势能变化的关系、电场力做功与电势能变化的关系、合外力做功与动能变化的关系、除了重力和弹力之外的其他力做功与机械能变化的关系、安培力做功与电能变化的关系)(6)动量守恒定律(7)能量守恒定律二、思路1.选择研究对象:物体或系统;2.进行运动过程分析和受力分析;3.根据运动特点和受力特点选择合适的运动规律和动力学规律列方程求解。

高中物理资料 模块一:动力学观点思路:1.选择研究对象:物体或系统;2.进行运动过程分析和受力分析;3.根据牛顿第二定律列动力学方程;根据运动特点列运动方程;4.联立方程求解。

例题1:如图所示,相距为d 的平行金属板A 、B 竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板。

有一质量m 、电荷量q (q>0)的小物块在与金属板A 相距L 处静止。

若某一时刻在金属板A 、B 间加一电压32AB mgd U q μ=-,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为2q -,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。

已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ,若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。

则:(1)小物块与金属板A 碰撞前瞬间的速度大小是多少?(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?高中物理资料例题2:有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多用锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动。

现取以下简化模型进行定量研究。

如图10-3-12所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。

设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点。

已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍(α<<1)。

不计带电小球对极板间匀强电场的影响。

重力加速度为g。

(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势ε至少应大于多少?(2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。

求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。

例题3:一水平放置的平行板电容器置于真空中,开始时两极板的匀电场的场强大小为E1,这时一带电粒子在电场的正中处于平衡状态。

现将两极板间的场强大小由E1突然增大到E2,但保持原来的方向不变,持续一段时间后,突然将电场反向,而保持场强的大小E2不变,再持续一段同样时间后,带电粒子恰好回到最初的位置,已知在整个过程中,粒子并不与极板相碰,求场强E1的值。

高中物理资料例题4:真空中存在空间范围足够大、水平向右的匀强电场.在电场中将一个质量为m、带正电的小球由静止释放,运动中小球速度与竖直方向夹角为37°(取sin37°=0.6,cos37°=0.8)。

现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出。

求运动过程中:(1)小球受到的电场力的大小及方向;(2)小球从抛出点至最高点的电势能变化量;(3)定性分析小球达最小动量时, 小球速度方向与竖直方向的夹角,说明理由.例题5:如图10-3-14所示,在水平方向的匀强电场中,用长为l的绝缘细线,拴一质量为m带电量为q的小球,线的上端固定,开始时连线带球拉成水平,突然松开后,小球由静止开始向下摆动,当细线转过60°角时的速度恰好为零.问:(1)匀强电场的电场强度大小.(2)小球的最大速度.(3)小球的速度最大时对细线的拉力.图10-3-14高中物理资料模块二:动量观点思路:1.选择研究对象:物体或系统;2.进行运动过程分析和受力分析;3.根据动量定理或动量守恒定律列方程;根据动能定理、功能关系、能量守恒定律列方程;4.联立方程求解。

例题6:如下图10-3-11所示,电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上.平行板电容器板间距离为d ,电容为C .右极板有一个小孔,通过小孔有一长为d 23的绝缘杆,左端固定在左极板上,电容器极板连同底座、绝缘杆总质量为M .给电容器充入电荷量Q 后,有一质量为m 、带电荷量+q 的环套在杆上以某一初速度0v 对准小孔向左运动(M =3m ).设带电环不影响电容器板间电场的分布,电容器外部电场忽略不计.带电环进入电容器后距左板最小距离为d 21,试求: (1)带电环与左极板间相距最近时的速度;(2)若取左板电势能为零,当环距左板最近时环的电势能;(3)带电环受绝缘杆的摩擦力.图10-3-11高中物理资料例题7:如图(a )所示,在光滑绝缘水平面的AB 区域内存在水平向右的电场,电场强度E 随时间的变化如图(b )所示.不带电的绝缘小球P 2静止在O 点.t =0时,带正电的小球P 1以速度v 0从A 点进入AB 区域,随后与P 2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前的23倍,P 1的质量为m 1,带电量为q ,P 2的质量m 2=5m 1,A 、O 间距为L 0,O 、B 间距043L L =.已知0002010,32v v L T L m qE ==. (1)求碰撞后小球P 1向左运动的最大距离及所需时间.(2)讨论两球能否在OB 区间内再次发生碰撞.高中物理资料例题8:如图所示,竖直固定的光滑绝缘的直圆筒底部放置一场源A ,其电荷量Q = +4×10-3 C ,场源电荷A 形成的电场中各点的电势表达式为rQ k U =,其中k 为静电力恒量,r 为空间某点到A 的距离.有一个质量为m = 0.1 kg 的带正电小球B ,B 球与A 球间的距离为a = 0.4 m ,此时小球B 处于平衡状态,且小球B 在场源A 形成的电场中具有的电势能表达式为r Qqk =ε,其中r 为q 与Q 之间的距离。

有一质量也为m 的不带电绝缘小球C从距离B 的上方H = 0.8 m 处自由下落,落在小球B 上立刻也小球B 粘在一起向下运动,它们到达最低点后又向上运动,它们向上运动到达的最高点P 。

(取g = 10 m/s 2,k = 9×109 N·m 2/C 2),求:(1)小球C 与小球B 碰撞后的速度为多少?(2)小球B 的带电量q 为多少?(3)P 点与小球A 之间的距离为多大?(4)当小球B 和C 一起向下运动与场源A 距离多远时,其速度最大?速度的最大值为多少?高中物理资料模块三:能量的观点思路:1.选择研究对象:物体或系统;2.进行运动过程分析和受力分析;3.根据动能定理、能量守恒定律、功能关系列方程;4.联立方程求解。

例题9:一匀强电场,场强方向是水平的(如右图)。

一个质量为m的带正电的小球,从O点出发,初速度的大小为v0,在电场力与重力的作用下,恰能沿与场强的反方向成θ角的直线运动。

求小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差。

例题10:如图所示,质量为m,电量为+q的小球从距地面一定高度的O点,以初速度v0沿着水平方向抛出,已知在小球运动的区域内,存在着一个与小球的初速度方向相反的匀强电场,如果测得小球落地时的速度方向恰好是竖直向下的,且已知小球飞行的水平距离为L,重力加速度为g。

求(1)电场强度E为多大?(2)小球落地点A与抛出点O之间的电势差为多大?(3)小球落地时的动能多大?高中物理资料例题11:有三根长度皆为l =1.00 m 的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的 O 点,另一端分别挂有质量皆为m =1.00×10-2 kg 的带电小球A 和B ,它们的电量分别为-q 和+q ,q =1.00×10-7C 。

A 、B 之间用第三根线连接起来。

空间中存在大小为E =1.00×106N/C 的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时 A 、B 球的位置如图10-2-13所示。

现将O 、B 之间的线烧断,由于有空气阻力,A 、B 球最后会达到新的平衡位置。

求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少。

(不计两带电小球间相互作用的静电力)例题12:如图甲,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E 、方向沿斜面向下的匀强电场中。

一劲度系数为k 的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态。

一质量为m 、带电量为q (q>0)的滑块从距离弹簧上端为s 0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g 。

图10-2-13高中物理资料模块四:带电粒子在匀强电场中的偏转问题思路:1.选择研究对象:带电粒子;2.进行运动过程分析和受力分析;3.根据牛顿第二定律列动力学方程;根据类平抛的规律列运动方程;4.联立方程求解。

例题13:(电偏转的应用) 图10-3-15 中B为电源,电动势ε=27V,内阻不计。

固定电阻R1=500Ω,R2为光敏电阻。

C为平行板电容器,虚线到两极板距离相等,极板长l1=8.0×10-2m,两极板的间距d=1.0×10-2m。

S为屏,与极板垂直,到极板的距离l2=0.16m。

P为一圆盘,由形状相同、透光率不同的三个扇形a、b和c构成,它可绕AA′轴转动。

当细光束通过扇形a、b、c照射光敏电阻R2时,R2的阻值分别为1000Ω、2000Ω、4500Ω。

有一细电子束沿图中虚线以速度v0=8.0×106m/s连续不断地射入C。

已知电子电量e=1.6×10-19C,电子质量m=9×10-31kg。

忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。

假设照在R2上的光强发生变化时R2阻值立即有相应的改变。

图10-3-15(1)设圆盘不转动,细光束通过b照射到R2上,求电子到达屏S上时,它离O点的距离y。

(计算结果保留二位有效数字)。

(2)设转盘按图1中箭头方向匀速转动,第3秒转一圈。

取光束照在a、b分界处时t=0,试在图2给出的从标纸上,画出电子到达屏S上时,它离O点的距离y随时间t的变化图线(0~6s 间)。

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