内容正文:
专题强化练1 静电场中的力学问题
1.(2025四川巴中中学月考)如图所示,M、N为两个等量同种电荷,在其连线的中垂线上的P点放一静止的负点电荷q,不计重力,下列说法中一定正确的是( )
A.点电荷q从P运动到O的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大
B.点电荷q从P运动到O的过程中,加速度越来越小,速度越来越大
C.点电荷q运动O点时的加速度为零,速度达到最大值
D.点电荷q越过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到速度为零
2.(2025广东深圳龙华中学期中)如图所示,实线为三条方向未知的电场线,从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子,a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受电场力作用,不考虑a、b间的作用力),则( )
A.a一定带正电,b一定带负电
B.整个过程中,电场力始终对a做正功,始终对b做负功
C.a的速度逐渐减小,b的速度逐渐增大
D.a的加速度逐渐减小,b的加速度逐渐增大
3.(多选题)(2025四川成都七中月考)如图所示,在O点固定一个负点电荷Q,长度为L的不可伸长的轻质绝缘丝线的一端也固定在O点,另一端拴一个质量为m、带电荷量为+q1(q1>0)的带电小球P。对小球施加一个水平向右的拉力,小球静止时,丝线与竖直方向的夹角为θ=53°。某时刻撤去拉力,撤去拉力瞬间小球的加速度大小为a1,丝线恰好对小球无拉力,此后小球做圆周运动,运动到最低点时,小球的加速度大小为a2,点电荷Q带电荷量的绝对值为q2。已知重力加速度为g,静电力常量为k,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,不计空气阻力,下列判断正确的是( )
A.a1=g
B.a2=g
C.q1q2=
D.若点电荷Q的电荷量缓慢减少,则小球到最低点时的加速度减小
4.(2025四川成都月考)如图所示,质量为1.2 kg、带电荷量q=+1×10-3C的物块放在倾角为θ=37°的斜面(斜面固定)底部,在与斜面成θ=37°角斜向上的匀强电场(电场强度为E=1.6×104 N/C)中由静止开始沿斜面向上运动,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,物块运动1.5 s时撤去匀强电场,斜面足够长,物块可视为点电荷,重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,不计空气阻力。求:
(1)撤去匀强电场瞬间,物块的速度大小;
(2)物块沿斜面上升的最大距离。
答案与分层梯度式解析
专题强化练1 静电场中的力学问题
1.C 根据点电荷电场强度的叠加可知,两个等量正电荷连线的中垂线上,电场强度方向由O点向两边延伸,大小先增大后减小,在P点由静止释放的一个负点电荷q,从P运动到O的过程中,点电荷q只在电场力作用下,向下加速,电场强度可能越来越小,也可能先增大后减小,电场力可能越来越小,也可能先增大后减小,则加速度可能越来越小,也可能先增大后减小,但速度一定越来越大,故A、B错误;点电荷q运动到O点时,所受的电场力为零,加速度为零,速度达到最大值,故C正确;点电荷q越过O点后,所受的电场力向上,做减速运动,速度越来越小,直到速度为零,越过O点到速度为零的过程中,电场强度可能越来越大,也可能先增大后减小,则加速度可能越来越大,也可能先增大后减小,故D错误。
2.D
图形剖析
a、b两个带电粒子在M点以相同速度飞出,所受静电力方向相反,但不知道电场线方向,无法判断哪个粒子带正电,哪个粒子带负电,能判断出a受力方向沿电场线向左,b受力方向沿电场线向右,由题图可知,在M点时,a受到的电场力与速度的夹角大于90°,后来二者夹角小于90°,故电场力先对a做负功,后对a做正功,a的速度先减小后增大,b受到的电场力与速度的夹角始终小于90°,故电场力始终对b做正功,b的速度逐渐增大,由电场线疏密及F=Eq=ma可知,a的加速度减小,b的加速度增大。故选项D正确。
3.AC 撤去拉力瞬间,丝线上的拉力恰好为零,沿丝线方向有,mg cos 53°=,垂直丝线方向有,mg·sin 53°=ma1,解得a1=g,q1q2=,故A、C正确;运动到最低点时,小球的加速度由合外力提供,此时的合外力恰好等于向心力,下落过程中,重力势能转化为动能,电势能不变,根据能量守恒有mg(L-L cos 53°)=mv2,此时小球的加速度大小为a2==g,故B错误;若点电荷Q的电荷量缓慢减少,由于库仑力始终与运动方向垂直,故库仑力不做功,所以小球运动到最低点时的速度不变,加速度不变,故D错误。故选A、C。
4.答案 (1)7 m/s (2)7.7 m
解析 (1)物块所受电场力大小为F=Eq=16 N
设有匀强电场作用时物块的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律有F cos 37°-μ(mg cos 37°-F sin 37°)-mg sin 37°=ma1
解得a1= m/s2
根据匀变速直线运动中速度与时间的关系可得撤去匀强电场瞬间物块的速度大小为v1=a1t=7 m/s
(2)匀强电场作用期间物块的位移大小为x1=a1t2=××1.52 m=5.25 m
撤去匀强电场后,物块的加速度大小为a2==10 m/s2,方向沿斜面向下
物块继续沿斜面向上的位移大小为x2==2.45 m
则物块沿斜面上升的最大距离为x=x1+x2=7.7 m
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