第十章 静电场中的能量(提高卷)-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册
2026-09-03
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摘要:
**基本信息**
静电场中的能量单元提高卷,覆盖电势、电场强度、电容器等核心知识,通过情境化试题与综合应用设计,适配高二单元复习,强化物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择题|10/40|电场线与电势(题1)、等量电荷电场(题7)|结合v-t图像分析电场性质,体现科学推理|
|实验题|2/16|电容器充放电(题11)、自制电容测量(题12)|联系实际操作,培养科学探究能力|
|计算题|3/44|电场中的曲线运动(题13)、电场与圆周运动(题14)|综合能量与运动分析,突出模型建构|
内容正文:
第十章:静电场中的能量(提高卷)
2026-2027学年高二上学期物理人教版必修3测试题
(考试时间:75分钟,试卷满分:100分)
一.选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。
1.如图1所示,A、B是电场中同一条直线电场线上的两点,若将一个带正电的点电荷由A点静止释放,它沿电场线从A运动到B,运动过程中的速度图像如图2所示,试比较A、B两点的电势和电场强度E,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】由题意可知道正点电荷释放后所受电场力由A指向B,所以电场强度方向由A指向B,根据沿电场强度方向电势降低可知;v-t图像的斜率表示加速度,由图2可知正点电荷从A到B加速度逐渐减小,则所受电场力逐渐减小,所以。故选B。
2.如图所示,空中的六个点A、B、C、D、E、F为正八面体的六个顶点,在A点固定一个带电荷量为的点电荷,在F点固定一个带电荷量为的点电荷,已知O点为BE的中点,M点为AB的中点,下列说法不正确的是( )
A.B、C、D、E点处的电势相等 B.B、C、D、E点处的电场强度相同
C.将一个电子从O点移到M点电势能增加 D.电势差
【答案】C
【解析】因为为AF连线的中垂面,所以该面为等势面,A正确;根据对称性可知,B、C、D、E四点电场强度大小相等,方向垂直于平面向下,B正确;将一个电子从O点移到M点,静电力做正功,电势能减小,C错误;越靠近点电荷,等差等势面分布越密,所以,D正确。
3.如图所示,在直角三角形所在的平面内有匀强电场,其中A点电势为,B点电势为,C点电势为。已知,边长为,为的中点。则电场强度大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】匀强电场中,平行等距离的两线段之间的电势差相等,则有,根据,,解得可知,连线为等势线,根据电场线垂直于等势线,且方向沿高电势点指向低电势点,作出电场线分布如图所示
则电场强度大小为,故选A
4.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,为定值电阻,、为可调电阻,用绝缘细线将质量为、带正电的小球悬于电容器内部.闭合电键S,小球静止时受到悬线的拉力为,调节、,关于的大小判断正确的是( )
A.保持不变,缓慢增大时,将变大
B.保持不变,缓慢增大时,将变小
C.保持不变,缓慢增大时,将变大
D.保持不变,缓慢增大时,将变小
【答案】B
【解析】保持不变,缓慢增大时,电路的总电阻增大,电流减小,因此两端电压减小,因此由可知电场强度减小,则小球受到的电场力减小,绳拉力等于电场力和重力的合力,因此拉力减小,故A错,B正确;保持不变,没有接到电路,其变化不影响电路的变化,因此电容器的电压不变,拉力不变,CD错误
5.如图所示,偏转电场可看作匀强电场,极板间电压为,极板长度为,间距为。电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于极板的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为,电荷量为,加速电场电压为,忽略电子所受重力。电子射入偏转电场时初速度和从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离分别是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【解析】根据功能关系,可得:,电子射入偏转电场的初速度为:;在偏转电场中,电子的运动时间为:,偏转距离为:,故D正确,ABC错误。故选:D。
6.如图所示,、为水平放置的平行金属板,两板相距为,带有等量异种电荷且电荷量始终保持不变,两板中央各有一小孔和。今有一带正电的液滴,自板上方相距为的点自由下落(、、在同一竖直线上),空气阻力忽略不计,液滴到达孔时速度恰好为。下列说法中正确的是( )
A.板带正电
B.液滴克服电场力做功等于从点到点过程粒子电势能的减少量
C.若只将板上移一小段距离,液滴将不能运动到板
D.若只将板上移一小段距离,液滴自点自由下落不能运动到板
【答案】D
【解析】从点到点,由动能定理,解得,可知为负,则点的电势低于点的电势,可知板带正电,板带负电,故A错误;液滴从点到点过程电场力做负功,则液滴克服电场力做功等于从点到点过程粒子电势能的增加量,故B错误;极板间电荷量不变,根据,可知若将板上移,增大,电容变小,根据,可知极板间的电压变大,则此时,结合A选项分析可知粒子自点自由下落不能运动到板。同理,只将板上移一小段距离,减小,电容增大,根据,可知极板间的电压变小,则此时,则可知粒子自点自由下落能运动到板,故C错误,D正确。故选D。
7.如图甲所示,以等量正点电荷连线的中点作为原点,沿中垂线建立x轴,x轴上各点的电场强度 E随x变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 处电场强度的大小小于处电场强度的大小
B.处的电势低于处的电势
C.将电子沿x轴从处移动到处的过程中,电子的电势能先减小后增大
D.将电子沿x轴从处移动到处的过程中,电子所受电场力先减小后增大
【答案】C
【解析】由图乙知,处电场强度的大小大于处电场强度的大小,故A错误;沿着电场线方向电势降低,则处的电势高于处的电势,故B错误;将电子沿x轴从处移动到处的过程中,电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大,故C正确;将电子沿x轴从处移动到处的过程中,电场强度大小先增大再减小,然后再增大,再减小,电子所受电场力先增大再减小,然后再增大,再减小,故D错误。故选C。
8.如图所示,是竖直平面内圆的一条竖直直径,是该圆的一条直径,该圆处于匀强电场中,场强方向平行于圆。带等量负电荷的相同小球从点以相同的动能沿不同方向射出。小球会经过圆周上不同的点。小球在经过这些点时,过点的小球的动能最小。忽略空气阻力,则下列说法中正确的是( )
A.可以断定电场方向由点指向圆弧上的某一点
B.小球经过圆周上的不同点时,过点的小球的动能和电势能之和最小
C.小球经过圆周上的不同点时,过点的小球的电势能和重力势能之和最大
D.小球经过圆周时,机械能最小的小球应经过圆弧上的某一点
【答案】B,C
【解析】对小球受力分析,小球受重力和电场力,在点动能最小,说明速度最小,可知方向发射的小球克服合力做功最大,也就是说在这个电场跟重力场中,合力方向是,对点小球受力分析,重力竖直向下,合力方向指向,受力方向指向为与之间,即电场方向应该是由指向弧方向,故A错误;由于只有重力和电场力做功,根据能量守恒定律可得,小球的动能、重力势能和电势能之和保持不变,当小球在点时重力势能最大,所以该点小球的动能与电势能之和最小,故B正确;小球在点动能最小,则电势能和重力势能之和最大,故C正确;机械能最小,即重力势能与动能之和最小,电势能最大,对于带负电荷的小球,电势能最大的位置应该沿着电场线方向在弧线(劣弧)之间,故D错误。故选BC。
9.空间某一静电场的电势在轴上分布如图所示,轴上两点、点电场强度在方向上的分量分别是、,下列说法中正确的有( )
A.的大小大于的大小
B.的方向沿轴正方向
C.电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大
D.负电荷沿轴从移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功
【答案】A,D
【解析】本题的入手点在于如何判断和的大小,由图象可知在轴上各点的电场强度在方向的分量不相同,如果在方向上取极小的一段,可以把此段看做是匀强电场,用匀强电场的处理方法思考,从而得到结论,此方法为微元法;需要对电场力的性质和能的性质由较为全面的理解。在点和点附近分别取很小的一段,由图象,点段对应的电势差大于点段对应的电势差,看做匀强电场有,可见,A正确;沿电场方向电势降低,在点左侧,的方向沿轴负方向,在点右侧,的方向沿轴正方向,负电荷从移到的过程中,电场力先做正功,后做负功,B错误D正确。由图可知,点处图象的斜率为零,故说明该点水平方向的场强最小,故电场力在水平方向上的分量最小,C错误。
10.如图甲所示,长为、间距为d的平行金属板水平放置,O点有一粒子源,能持续水平向右发射初速度为、电荷量为、质量为m的粒子。在两板间存在如图乙所示的交变电场,取竖直向下为电场正方向,不计粒子重力。以下判断正确的是( )
A.粒子在电场中运动的最短时间为
B.射出粒子的最大动能为
C.时刻进入的粒子,从点射出
D.时刻进入的粒子,从点射出
【答案】A,D
【解析】由题图可知电场强度大小,则粒子在电场中运动的加速度大小,则粒子在电场中运动的最短时间满足,解得,选项A正确;能从板间射出的粒子在板间运动的时间均为,则任意时刻射入的粒子若能射出电场,射出电场时沿电场方向的速度均为0,可知粒子射出电场时的动能均为,选项B错误;时刻进入的粒子,在沿电场方向的运动是先向下加速,后向下减速速度到零;然后向上加速,再向上减速速度到零……如此反复,则最后射出时有沿电场方向向下的位移,即粒子将从点下方射出,故C错误;时刻进入的粒子,在沿电场方向的运动是先向上加速,后向上减速速度到零;然后向下加速,再向下减速速度到零……如此反复,则最后射出时沿电场方向的位移为零,即粒子将从点射出,选项D正确。
二.实验题:本大题共2小题,共16分。
11.(8分)如甲图所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置,电源输出电压恒为,是单刀双掷开关,为灵敏电流计,为平行板电容器.
(1)当开关接_______时(选填“”或“”)平行板电容器放电,流经表的电流方向与充电时________(选填“相同”或“相反”),此过程中电容器的电容将__________(选填“增大”或“减小”或“不变”)。
(2)将表换成电流传感器,电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间变化图像如乙图所示,由图可算出电容器的电容为_________(计算结果保留两位有效数字)
【答案】(1);相反;不变;(2)
【解析】(1)平行板电容器放电时,要和电阻构成闭合电路,所以开关接“”。电容器充电时,电容器上极板接电源的正极,正电荷流入上极板,上极板带正电,所以电容器放电时,正电荷从上极板流出,所以流经表的电流方向与充电时“相反”。因电容器的电容与电容器是否充放电无关,所以此过程中电容器的电容将“不变”。
(2)由可知,放电电流随时间变化图像与时间轴所围的面积表示电容器所带的电荷量,由图乙可知,每个小方格代表的电荷量是,图像与时间轴所围的面积约为个小方格,所以电荷量为,由电容定义式可得
12.(8分)某兴趣小组自制一个电容器并测量其电容。如图所示,他们用两片锡箔纸做电极,用两层电容纸(某种绝缘介质)将锡箔纸隔开,一起卷成圆柱形,然后接出引线,再密封在塑料瓶当中,电容器便制成了。
(1)为增加该电容器的电容,应当( )
A、锡箔纸面积尽可能大
B、锡箔纸卷绕得尽可能紧,以减小锡箔纸间的距离
C、增大电容器的充电电压
D、减小电容器的充电电压
(2)为了测量该电容器电容的大小,该小组采用了如图甲所示的电路进行测量,其中电源电动势为4.5V,内阻不计。该同学先将开关接1为电容器充电,经过足够长时间再将开关接2,利用传感器记录电容器放电过程,得到放电过程的I-t图像如图乙所示。
根据以上数据估算,电容器在整个放电过程中释放的电荷量为____________C(结果保留两位有效数字),该电容器电容的测量结果为____________F(结果保留两位有效数字)。
(3)若将图甲中的电阻R换成阻值更大的电阻,则电容器开始放电的电流____________(填“变大”、“变小”或“不变”),所得的I-t图像与横轴所围的面积____________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】AB
3.4×10-3;7.5×10-4
变小;不变
【解析】(1)根据电容器电容的决定式可知,锡箔纸面积S尽可能大或者锡箔纸卷绕得尽可能紧,以减小锡箔纸间的距离d,均可以增大电容,故AB正确;电容器的电容与充电电压无关,故CD错误。故选AB。
(2)根据I-t图像可知,图像与时间轴围成的面积表示电荷量,图像每小格表示的电荷量为,图像与时间轴围成的面积共约42个小格,则电容器充满电后所带的电荷量约为,充满电后电容器两端电压为4.5V,则电容大小约为。
(3)若将图甲中的电阻R换成阻值更大的电阻,则电容器开始放电的电流变小,但由于放电过程中总电荷量不变,所以得到的I-t图像与横轴所围的面积不变。
三.计算题:本题共3小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(10分)如图所示的平面直角坐标系,在第一象限内有方向沿轴负方向的匀强电场,现有一质量为、带电荷量为的不计重力的微粒自轴左侧第二象限内经一加速电压加速后从点沿轴正方向进入第一象限,微粒通过坐标为的点且此时速度与轴正方向间夹角为,不计空气阻力。求:
(1)从点进入电场时的速度的大小;
(2)微粒在一象限运动所需时间为多少?
(3)匀强电场的电场强度的大小。
【答案】(1);
(2);
(3)
【解析】(1)微粒在加速电场中,根据动能定理可得,可得从点进入电场时的速度的大小。
(2)微粒在偏转电场中,微粒做类平抛运动,则有,解得微粒在一象限运动所需时间为。
(3)粒子的加速度,,对点有,联立解得。
14.(16分)如图所示,一个光滑斜面与一个光滑的竖直圆轨道在A点相切,B点为圆轨道的最低点,C点为圆轨道的最高点,整个空间存在水平向左的匀强电场。一质量,电荷量为()的带电小球从斜面上静止释放,小球始终能沿轨道运动。已知电场强度,,圆轨道半径,取,,求:
(1)刚释放小球时小球的加速度的大小;
(2)若小球释放点与A点距离,小球到达A点时,对A点的正压力;
(3)若小球恰好能完成圆周运动,释放点沿斜面到A的距离。
【答案】(1);(2),方向由指向A;(3)
【详解】(1)如图所示
小球带负电,受到的电场力水平向右,小球受到的重力和电场力的合力与竖直的夹角满足
可得
可知重力和电场力的合力刚好沿斜面向下,设刚释放小球时小球的加速度为,以小球为对象,根据牛顿第二定律可得
又
联立解得
(2)若小球释放点与A点距离,设小球到达A点时的速度为,则有
解得
小球在A点时,以小球为对象,根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知,小球到达A点时,对A点的正压力大小为,方向由指向A。
(3)若小球恰好能完成圆周运动,设释放点沿斜面到A的距离为,如图所示
小球在圆轨道最小动能的位置为D点,此时轨道对小球弹力为零,小球受到的重力和电场力的合力刚好指向圆心,提供小球做圆周运动的向心力,则有
从小球静止释放到D点过程,根据动能定理可得
联立解得
15.(18分)如图所示,竖直平面直角坐标系,第Ⅲ象限内固定有半径为的四分之一光滑绝缘圆弧轨道BC,轨道的圆心在坐标原点O,B端在轴上,C端在轴上,同时存在大小为,方向水平向右的匀强电场。第Ⅳ象限与之间有大小为,方向竖直向下的匀强电场。现将一质量为,电荷量为的带负电小球从B点正上方高处的A点由静止释放,并从B点进入圆弧轨道,重力加速度用表示,求:
(1)小球经过C点时的速度大小;
(2)小球在第Ⅲ象限受到轨道支持力的最大值;
(3)小球运动到轴右侧后与轴的交点坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)(,)和(,)
【详解】(1)带负电小球从A点由静止释放到C点过程,根据动能定理可得
解得小球经过C点时的速度大小为
(2)在电场中,带负电小球受到的重力和电场力的合力大小为
设重力和电场力的合力与竖直方向的夹角为,则有
可得
则当小球在第Ⅲ象限圆弧轨道BC上运动到D点与圆心连线沿重力和电场力的合力方向时,小球的速度最大,受到轨道的支持力最大,从A点由静止释放到D点过程,根据动能定理可得
解得
在D点根据牛顿第二定律可得
联立解得小球受到轨道支持力的最大值为
(3)在第四象限电场中,小球受到的电场力竖直向上,大小为
小球从C点以的速度进入第四象限内的电场中做类平抛运动,加速度大小为
方向竖直向上;设小球在电场中经过轴,则有
,
解得
,
可知小球刚好从电场的右边界经过轴,此时小球竖直向上的分速度为
小球进入第一象限后做斜抛运动,之后再次经过轴,根据斜抛运动规律有
,
则小球运动到轴右侧后与轴的交点坐标为(,)和(,)。
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第十章:静电场中的能量(提高卷)
2026-2027学年高二上学期物理人教版必修3测试题
(考试时间:75分钟,试卷满分:100分)
一.选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。
1.如图1所示,A、B是电场中同一条直线电场线上的两点,若将一个带正电的点电荷由A点静止释放,它沿电场线从A运动到B,运动过程中的速度图像如图2所示,试比较A、B两点的电势和电场强度E,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.如图所示,空中的六个点A、B、C、D、E、F为正八面体的六个顶点,在A点固定一个带电荷量为的点电荷,在F点固定一个带电荷量为的点电荷,已知O点为BE的中点,M点为AB的中点,下列说法不正确的是( )
A.B、C、D、E点处的电势相等 B.B、C、D、E点处的电场强度相同
C.将一个电子从O点移到M点电势能增加 D.电势差
3.如图所示,在直角三角形所在的平面内有匀强电场,其中A点电势为,B点电势为,C点电势为。已知,边长为,为的中点。则电场强度大小为( )
A. B.
C. D.
4.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,为定值电阻,、为可调电阻,用绝缘细线将质量为、带正电的小球悬于电容器内部.闭合电键S,小球静止时受到悬线的拉力为,调节、,关于的大小判断正确的是( )
A.保持不变,缓慢增大时,将变大
B.保持不变,缓慢增大时,将变小
C.保持不变,缓慢增大时,将变大
D.保持不变,缓慢增大时,将变小
5.如图所示,偏转电场可看作匀强电场,极板间电压为,极板长度为,间距为。电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于极板的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为,电荷量为,加速电场电压为,忽略电子所受重力。电子射入偏转电场时初速度和从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离分别是( )
A., B.,
C., D.,
6.如图所示,、为水平放置的平行金属板,两板相距为,带有等量异种电荷且电荷量始终保持不变,两板中央各有一小孔和。今有一带正电的液滴,自板上方相距为的点自由下落(、、在同一竖直线上),空气阻力忽略不计,液滴到达孔时速度恰好为。下列说法中正确的是( )
A.板带正电
B.液滴克服电场力做功等于从点到点过程粒子电势能的减少量
C.若只将板上移一小段距离,液滴将不能运动到板
D.若只将板上移一小段距离,液滴自点自由下落不能运动到板
7.如图甲所示,以等量正点电荷连线的中点作为原点,沿中垂线建立x轴,x轴上各点的电场强度 E随x变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 处电场强度的大小小于处电场强度的大小
B.处的电势低于处的电势
C.将电子沿x轴从处移动到处的过程中,电子的电势能先减小后增大
D.将电子沿x轴从处移动到处的过程中,电子所受电场力先减小后增大
8.如图所示,是竖直平面内圆的一条竖直直径,是该圆的一条直径,该圆处于匀强电场中,场强方向平行于圆。带等量负电荷的相同小球从点以相同的动能沿不同方向射出。小球会经过圆周上不同的点。小球在经过这些点时,过点的小球的动能最小。忽略空气阻力,则下列说法中正确的是( )
A.可以断定电场方向由点指向圆弧上的某一点
B.小球经过圆周上的不同点时,过点的小球的动能和电势能之和最小
C.小球经过圆周上的不同点时,过点的小球的电势能和重力势能之和最大
D.小球经过圆周时,机械能最小的小球应经过圆弧上的某一点
9.空间某一静电场的电势在轴上分布如图所示,轴上两点、点电场强度在方向上的分量分别是、,下列说法中正确的有( )
A.的大小大于的大小
B.的方向沿轴正方向
C.电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大
D.负电荷沿轴从移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功
10.如图甲所示,长为、间距为d的平行金属板水平放置,O点有一粒子源,能持续水平向右发射初速度为、电荷量为、质量为m的粒子。在两板间存在如图乙所示的交变电场,取竖直向下为电场正方向,不计粒子重力。以下判断正确的是( )
A.粒子在电场中运动的最短时间为
B.射出粒子的最大动能为
C.时刻进入的粒子,从点射出
D.时刻进入的粒子,从点射出
二.实验题:本大题共2小题,共16分。
11.(8分)如甲图所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置,电源输出电压恒为,是单刀双掷开关,为灵敏电流计,为平行板电容器.
(1)当开关接_______时(选填“”或“”)平行板电容器放电,流经表的电流方向与充电时________(选填“相同”或“相反”),此过程中电容器的电容将__________(选填“增大”或“减小”或“不变”)。
(2)将表换成电流传感器,电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间变化图像如乙图所示,由图可算出电容器的电容为_________(计算结果保留两位有效数字)
12.(8分)某兴趣小组自制一个电容器并测量其电容。如图所示,他们用两片锡箔纸做电极,用两层电容纸(某种绝缘介质)将锡箔纸隔开,一起卷成圆柱形,然后接出引线,再密封在塑料瓶当中,电容器便制成了。
(1)为增加该电容器的电容,应当( )
A、锡箔纸面积尽可能大
B、锡箔纸卷绕得尽可能紧,以减小锡箔纸间的距离
C、增大电容器的充电电压
D、减小电容器的充电电压
(2)为了测量该电容器电容的大小,该小组采用了如图甲所示的电路进行测量,其中电源电动势为4.5V,内阻不计。该同学先将开关接1为电容器充电,经过足够长时间再将开关接2,利用传感器记录电容器放电过程,得到放电过程的I-t图像如图乙所示。
根据以上数据估算,电容器在整个放电过程中释放的电荷量为____________C(结果保留两位有效数字),该电容器电容的测量结果为____________F(结果保留两位有效数字)。
(3)若将图甲中的电阻R换成阻值更大的电阻,则电容器开始放电的电流____________(填“变大”、“变小”或“不变”),所得的I-t图像与横轴所围的面积____________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
三.计算题:本题共3小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(10分)如图所示的平面直角坐标系,在第一象限内有方向沿轴负方向的匀强电场,现有一质量为、带电荷量为的不计重力的微粒自轴左侧第二象限内经一加速电压加速后从点沿轴正方向进入第一象限,微粒通过坐标为的点且此时速度与轴正方向间夹角为,不计空气阻力。求:
(1)从点进入电场时的速度的大小;
(2)微粒在一象限运动所需时间为多少?
(3)匀强电场的电场强度的大小。
14.(16分)如图所示,一个光滑斜面与一个光滑的竖直圆轨道在A点相切,B点为圆轨道的最低点,C点为圆轨道的最高点,整个空间存在水平向左的匀强电场。一质量,电荷量为()的带电小球从斜面上静止释放,小球始终能沿轨道运动。已知电场强度,,圆轨道半径,取,,求:
(1)刚释放小球时小球的加速度的大小;
(2)若小球释放点与A点距离,小球到达A点时,对A点的正压力;
(3)若小球恰好能完成圆周运动,释放点沿斜面到A的距离。
15.(18分)如图所示,竖直平面直角坐标系,第Ⅲ象限内固定有半径为的四分之一光滑绝缘圆弧轨道BC,轨道的圆心在坐标原点O,B端在轴上,C端在轴上,同时存在大小为,方向水平向右的匀强电场。第Ⅳ象限与之间有大小为,方向竖直向下的匀强电场。现将一质量为,电荷量为的带负电小球从B点正上方高处的A点由静止释放,并从B点进入圆弧轨道,重力加速度用表示,求:
(1)小球经过C点时的速度大小;
(2)小球在第Ⅲ象限受到轨道支持力的最大值;
(3)小球运动到轴右侧后与轴的交点坐标。
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