4．用一條長為1米的絕緣輕繩懸掛一個帶電小球，小球質(zhì)量為1.0×10-2kg，所帶電荷量為+2.0×10-8C，現(xiàn)加一水平向右的勻強電場，平衡時絕緣繩與鉛垂錢成30°夾角．求：
（1）這個勻強電場的電場強度．
（2）若取虛線位置的電勢為零，求小球在勻強電場中的電勢能大�。�

分析 （1）小球受重力、拉力、電場力三個力處于平衡狀態(tài)，根據(jù)受力圖，利用合成法求出電場力的大小，再根據(jù)電場強度的定義式求電場強度．
（2）根據(jù)U=Ed求出小球與虛線之間的電勢差，由EP=qU即可求出小球在勻強電場中的電勢能大小．

解答 解：（1）小球的受力如圖，

根據(jù)共點力平衡有：mgtanθ=qE
$E=\frac{mgtanθ}{q}=\frac{\sqrt{3}}{6}×{10}^{7}N/C$
（2）小球與虛線之間的電勢差：U=-Ed=-Elsinθ
小球的電勢能：EP=q•U=-qElsinθ
代入數(shù)據(jù)得：EP=-$\frac{{\sqrt{3}}}{60}$J 
答：（1）這個勻強電場的電場強度是$\frac{\sqrt{3}}{6}×1{0}^{7}$N/C．
（2）若取虛線位置的電勢為零，小球在勻強電場中的電勢能大小是-$\frac{{\sqrt{3}}}{60}$J．

點評 解決本題的關(guān)鍵進行正確的受力分析，然后根據(jù)共點力平衡求出未知力．以及掌握電場強度的定義式E=$\frac{F}{q}$．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

12．如圖所示，兩個內(nèi)壁光滑、半徑不同的半球形碗，放在不同高度的水平面上，使兩碗口處于同一高度，設(shè)碗口為零勢能參考面．現(xiàn)將質(zhì)量相同的兩個小球分別從兩個碗的邊緣由靜止釋放，當(dāng)兩球分別通過碗的最低點時，下列說法中正確的是（　�。�
A．兩球的動能相等B．兩球的速度大小不相等
C．兩球的機械能不相等D．兩球?qū)ν氲椎膲毫Υ笮〔幌嗟?/td>

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

13．如圖所示，在水平面上有一根質(zhì)量為0.2kg、長度為0.5m，且通有恒定電流2A的直導(dǎo)線，直導(dǎo)線周圍空間存在范圍足夠大的勻強磁場，通電直導(dǎo)線在磁場力作用下沿水平面始終做加速度為1m/s2的勻加速直線運動．導(dǎo)線與水平面間的動摩擦因數(shù)為$\frac{\sqrt{3}}{3}$．求：當(dāng)磁場方向與水平面成多大角度時，磁感應(yīng)強度最��？求出最小的磁感應(yīng)強度．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

12．月球探測器在月面實現(xiàn)軟著陸是非常困難的，探測器接觸地面瞬間速度為豎直向下的v1，大于要求的軟著陸速度v0，為此，科學(xué)家們設(shè)計了一種叫電磁阻尼緩沖裝置，其原理如圖所示．主要部件為緩沖滑塊K和絕緣光滑的緩沖軌道MN、PQ．探測器主體中還有超導(dǎo)線圈（圖中未畫出），能在兩軌道間產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場．導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊由高強絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合單匝矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，ab邊長為L．當(dāng)探測器接觸地面時，滑塊K立即停止運動，此后線圈與軌道間的磁場發(fā)生作用，使探測器主體做減速運動，從而實現(xiàn)緩沖．已知裝置中除緩沖滑塊（含線圈）外的質(zhì)量為m，月球表面的重力加速度為$\frac{g}{6}$，不考慮運動磁場產(chǎn)生的電場．
（1）當(dāng)緩沖滑塊剛停止運動時，判斷線圈中感應(yīng)電流的方向和線圈ab邊受到的安培力的方向；
（2）為使探測器主體減速而安全著陸，磁感應(yīng)強度B應(yīng)滿足什么條件？
（3）當(dāng)磁感應(yīng)強度為B0時，探測器主體可以實現(xiàn)軟著陸，若從v1減速到v0的過程中，通過線圈截面的電量為q．求該過程中線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

19．實驗表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子．在圖中，從熾熱金屬絲射出的電子流，經(jīng)電場加速后進入偏轉(zhuǎn)電場．已知加速電極間的電壓U1=2 500V，偏轉(zhuǎn)電極間的電壓U2=2.0V，偏轉(zhuǎn)電極極板長l=6.0cm，板間距d=0.2cm．電子的質(zhì)量是m=0.91×10-30kg，帶電量大小為e=1.6×10-19C，電子重力不計，未打到極板上．求：
（1）電子離開加速電場時的速度v的大�。�
（2）電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的豎直方向速度v⊥的大��；
（3）電子離開偏轉(zhuǎn)電場時豎直方向移動的距離y．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

9．一帶點油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖中的虛線所示，電場方向豎直向下；若不計空氣阻力，則此油滴從a運動到b的過程中，下列說法正確的是（　�。�
A．油滴帶正電B．油滴的電勢能減小
C．油滴的動能減小D．油滴的重力勢能和電勢能之和減小

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

16．如圖所示，M、N是豎直放置的兩平行金屬板，分別帶等量異種電荷，兩極間產(chǎn)生一個水平向右的勻強電場，場強為E，一質(zhì)量為m、電量為+q的微粒，以初速度v0豎直向上從兩極正中間的A點射入勻強電場中，微粒垂直打到N極上的C點，已知AB=BC．不計空氣阻力，則可知（　　）
A．微粒在電場中作勻變速曲線運動
B．微粒打到C點時的速率與射入電場時的速率相等
C．MN板間的電勢差為$\frac{{mv^2}_{0}}{q}$
D．MN板間的電勢差為$\frac{{Ev^2}_{0}}{2g}$

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

13．一個質(zhì)點在N個共點力的作用下處于靜止狀態(tài)．若其中有一個力的方向不變，但是大小逐漸減小到零，再逐漸恢復(fù)到本來的大小，而其余的力不變．則在此過程中，質(zhì)點的速度-時間圖象是（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

14．正負電子對撞機是使正負電子以相同速率對撞（撞前速度在同一直線上的碰撞）并進行高能物理研究的實驗裝置，該裝置一般由高能加速器（同步加速器或直線加速器）、環(huán)形儲存室（把高能加速器在不同時間加速出來的電子束進行積累的環(huán)形真空室）和對撞測量區(qū)（對撞時發(fā)生的新粒子、新現(xiàn)象進行測量）三個部分組成．為了使正負電子在測量區(qū)內(nèi)不同位置進行對撞，在對撞測量區(qū)內(nèi)設(shè)置兩個方向相反的勻強磁場區(qū)域．對撞區(qū)域設(shè)計的簡化原理如圖所示：MN和PQ為足夠長的豎直邊界，水平邊界EF將整個區(qū)域分成上下兩部分，Ⅰ區(qū)域的磁場方向垂直紙面向內(nèi)，Ⅱ區(qū)域的磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度大小均為B．現(xiàn)有一對正負電子以相同速率分別從注入口C和注入口D同時水平射入，在對撞測量區(qū)發(fā)生對撞．已知兩注入口到EF的距離均為d，邊界MN和PQ的間距為L，正電子的質(zhì)量為m，電量為+e，負電子的質(zhì)量為m，電量為-e．

（1）試判斷從注入口C入射的是正電子還是負電子；
（2）若L=4$\sqrt{3}$d，要使正負電子經(jīng)過水平邊界EF一次后對撞，求正負電子注入時的初速度大��；
（3）若只從注入口C射入電子，間距L=13（2-$\sqrt{3}$）d，要使電子從PQ邊界飛出，求電子射入的最小速率，及以此速度入射到從PQ邊界飛出所需的時間．

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