1、计算题 如图所示,匀强电场方向沿x轴的正方向,场强为E,在A(1,0)点有一个质量为m,电荷量为q的粒子,以沿y轴负方向的初速度v0开始运动,经过一段时间到达B (0,一1)点,(不计重力作用)。求:
(1)粒子的初速度v0的大小;
(2)当粒子到达B点时,电场力对粒子做功的瞬时功率。

参考答案:解:(1)粒子在y方向不受力,做匀速直线运动;在x方向由于受恒定的电场力,做匀加速直线运动,所以粒子做的是类平抛运动,设粒子的初速度为v0,则:
在y方向上有y=v0t
在x方向上有:
又
可得:
(2)设粒子到达B点时的速度为v
则电场力做功的瞬时功率为:P=qEvx
由运动学公式可得
所以
本题解析:
本题难度:困难
2、计算题 (10分)如图所示,空间存在水平向右的匀强电场. 在竖直平面内建立平面直角坐标系,在坐标系的一象限内固定绝缘光滑的半径为
的1/4圆周轨道
,轨道的两端在坐标轴上。质量为
的带正电的小球从轨道的
端由静止开始滚下,已知重力为电场力的2倍,

求:(1)小球在轨道最低点
时对轨道的压力;
(2)小球脱离
点后开始计时,经过多长时间小球运动到
点的正下方?并求出此时小球距
的竖直高度
是多大?
参考答案:(1)2mg? (2)
? 8R
本题解析:(1) 小球从释放到运动至轨道最低点的过程中,由动能定理得:
?(2分),
在轨道最低点时,有:?
(2分)
联立上述各式得:
(1分),
(1分)
(2)小球的运动,在竖直方向是自由落体运动,水平方向是往返运动。
由运动的分解可知,当水平速度变为零时,有:
(1分)?得:
(1分)
设经历
运动到B点的正下方,则:?
?(1分)
在竖直方向上,有:
(1分)
点评:此题较难。解决此类问题只需要把电场力看成一个普通的恒力分析就行了;分析问题时一定要弄清物体的运动轨迹,是什么运动。
本题难度:一般
3、计算题 电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测得的。密立根油滴实验的原理如图所示:两块水平放置的平行金属板与电源相连接,上板带正电,下板带负电,油滴从喷雾器喷出后,由于与喷嘴摩擦而带负电,油滴散布在油滴室中,在重力作用下,少数油滴通过上面金属板的小孔进入(可认为初速度为0)平行金属板间,落到两板之间的匀强电场中。在强光照射下,观察者通过显微镜观察油滴的运动。
从喷雾喷出的小油滴可以视为球形,小油滴在空气中下落时受到的空气阻力f大小跟它下落的速度v的大小的关系是:f=6πηrv,式中r为油滴半径,η为粘滞系数。设重力加速度为g,不考虑油滴的蒸发。

(1)实验中先将开关断开,测出小油滴下落一段时间后达到匀速运动时的速度v1,已知油的密度为ρ,空气的密度为ρ′,粘滞系数为η,试由以上数据计算小油滴的半径r;
(2)待小球向下运动的速度达到v1后,将开关闭合,小油滴受电场力作用,最终达到向上匀速运动,测得匀速运动的速度v2,已知两金属板间的距离为d,电压为U。试由以上数据计算小油滴所带的电荷量q;
(3)大致(不要求精确的标度)画出油滴从进入平行金属板到向上匀速运动这段过程中的v—t图像(设竖直向下为正方向)。
参考答案:(1)
?(2)
(3)

本题解析:(1)小油滴向下匀速运动,重力和空气阻力、空气浮力达到平衡
有:
(4分)
得:
(2分)
(2)小油滴在电场中向上匀速运动,重力、空气阻力和电场力、空气浮力达到平衡
有:
?(4分)
得:
?(2分)
(3)小油滴先在重力、浮力、空气阻力的作用下向下做加速度减小的加速运动;闭合开关后有了向上的电场力,接着向下做加速度增大的减速直到速度较小为零,然后向上做加速度减小的加速运动,最后向上匀速。如右图所示:(4分:图线形状<含方向>2分、速度临界线2分)

本题难度:一般
4、选择题 有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒,此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场,再经偏转电场后打到纸上,显示出字符。已知偏移量越小打在纸上的字迹越小,现要缩小字迹,下列措施可行的是?

A.增大墨汁微粒的比荷
B.减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能
C.减小偏转极板的长度
D.增大偏转极板间的电压
参考答案:C
本题解析:据题意,带电的墨汁微粒以一定速度进入偏转电场后,在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做匀加速直线运动,而偏移量为tanθ=vy/vx,vy=at=qul/mdv0,vx=v0,所以偏移量tanθ=qul/mdv02;如果增大微粒的比荷,偏移量将增大,A选项错误;如果减小微粒的初动能,偏移量将增大,B选项错误;如果减小极板的长度,偏移量将减小,从C选项正确;如果增大极板电压,偏移量将增大,D选项错误。
本题难度:一般
5、选择题 空间存在一电场,一带负电的粒子仅在电场力作用下从x1处沿x轴负方向运动,初速度大小为v0,其电势能Ep随坐标x变化的关系如图所示,图线关于纵轴左右对称,以无穷远处为零电势能点,粒子在原点O处电势能为E0,在x1处电势能为E1,则下列说法中不正确的是(?)

A.坐标原点O处电场强度为零
B.粒子经过x1、-x1处速度相同
C.由x1运动到O过程加速度一直减小
D.粒子能够一直沿x轴负方向运动,一定有
参考答案:C
本题解析:从图中可得负电粒子的电势能先增大,后减小,说明电场力先做负功后做正功,O点是分界点,在O点电场方向发生变化,所以O点的电场强度为零,A正确;在x1、-x1处电势能大小相等,所以整个过程中电场做功之和为零,故动能不变,即两处的速度相等,B正确;电场力的功等于电势能的减少量,故图像斜率为电场力的大小,从图中可得从x1到O点运动过程中,电场力先增大后减小,加速度先增大后减小,C错误;要使粒子一直沿x负方向运动,从图中可得则初速度必须满足
,故
,D正确,故选C。
本题难度:一般