题目内容

真空中存在空间范围足够大的水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m=0.1kg、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°。现将该小球从电场中某点以初速度v0=10m/s竖直向上抛出，（取sin37°＝0.6，cos37°="0.8" ，g=10m/s2）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过程中水平位移为多大？
（3）小球从抛出点至最高点的过程中电势能的变化量。

(1)0.75N； 方向：水平向右；（2）3.75m；（3）2.81J

解析试题分析: (1)由题意，电场力：大小qE=mgtan37°=0.75（N）
方向：水平向右

(2)小球沿竖直方向做匀减速运动，速度为vy
vy=v0-gt 小球上升到最高点的时间t==1s 
小球沿水平方向做初速度为0的匀加速运动，加速度为a，则有：
=7.5m/s2
此过程小球沿电场方向位移为：x==3.75m 
(3)电场力做功 W=qEx=2.81J
故小球上升到最高点的过程中，电势能减少2.81J．
考点：匀强电场中电势差和电场强度的关系；运动的合成与分解，电势能

练习册系列答案
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如图所示，水平地面上有一个静止的直角三角滑块P，顶点A到地面的距离h=1.8m，水平地面上D处有一固定障碍物，滑块的C端到D的距离L=6．4m。在其顶点么处放一个小物块Q，不粘连，最初系统静止不动。现在滑块左端施加水平向右的推力F=35N，使二者相对静止一起向右运动，当C端撞到障碍物时立即撤去力F，且滑块P立即以原速率反弹，小物块Q最终落在地面上。滑块P的质量M=4．0kg，小物块Q的质量m=1．0kg，P与地面间的动摩擦因数。（取g=10m／s2）求：

（1）小物块Q落地前瞬间的速度；
（2）小物块Q落地时到滑块P的B端的距离。

（8分）一同学在a=2m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1=75kg的物体。取g=10m/s2，求：
（1）此人在地面上可举起物体的最大质量；
（2）若该同学在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50kg的物体，则该升降机上升的加速度为多大？

（18分）如图所示，水平固定的平行金属导轨（电阻不计），间距为l，置于磁感强度为B、方向垂直导轨所在平面的匀强磁场中，导轨左侧接有一阻值为R的电阻和电容为C的电容器。一根与导轨接触良好的金属导体棒垂直导轨放置，导体棒的质量为m，阻值为r。导体棒在平行于轨道平面且与导体棒垂直的恒力F的作用下由静止开始向右运动。

（1）若开关S与电阻相连接，当位移为x时，导体棒的速度为v。求此过程中电阻R上产生的热量以及F作用的时间？
（2）若开关S与电容器相连接，求经过时间t导体棒上产生的热量是多少？（电容器未被击穿）

如图，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行．a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行．一电荷量为q(q＞0)的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为FNa和FNb.不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能．

（12分）如图所示是一个模拟风洞中的实验，空气压缩机在风洞可形成竖直向上的均匀气流。将一质量m=2kg的圆球套在与水平面成37°角的细直杆上，直杆固定不动，球内壁与杆间动摩擦因数μ=0.5，将此装置置于风洞中，气流可对球施加竖直向上的恒力F，某时刻由静止释放小球，经t=1s，小球通过的位移为S=0.5m．取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

（1）求小球运动的加速度大小；
（2）求恒力F的大小；
（3）求运动1s内，小球机械能的变化量ΔE；

如图所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一绝缘轨道由两段直杆和一半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内，PQ、MN水平且足够长，半圆环MAP在磁场边界左侧，P、M点在磁场边界线上，NMAP段光滑，PQ段粗糙．现有一质量为m、带电荷量为＋q的小环套在MN杆上，它所受到的电场力为重力的1/2.现将小环从M点右侧的D点由静止释放，小环刚好能到达P点．

(1)求D、M间距离x0；
(2)求上述过程中小环第一次通过与O等高的A点时半圆环对小环作用力的大小；
(3)若小环与PQ间动摩擦因数为μ(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)，现将小环移至M点右侧5R处由静止释放，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功．

(8分)如图，一绝缘细圆环半径为r，环面处于水平面内，场强为E的匀强电场与圆环平面平行.环上穿有一电量为+q、质量为m的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动.若小球经A点时速度的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用(设地球表面重力加速度为g).则：

(1)小球经过A点时的速度大小vA是多大？
(2)当小球运动到与A点对称的B点时，小球的速度是多大？圆环对小球的作用力大小是多少？
(3)若Eq=mg，小球的最大动能为多少？

（10分）如图所示，在水平方向的匀强电场中固定一表面光滑、与水平面成45º角的绝缘直杆AB，其B端距地面高度h。有一质量为m、带负电、电荷量为q的小环套在直杆上，正以v0的速度沿杆匀速下滑，小环离开杆后落在与B端正下方P点相距l的Q点，重力加速度g，求：

（1）电场强度E的大小；
（2）小环离开直杆后运动的加速度大小和方向；
（3）小环运动到Q点时的速度大小。

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