差为120 V.A板带正电,若它的电容为3 μF,且P到A板距离为1 mm.求: (1)每一板的带电荷量;
(2)一个电子在P点具有的电势能;
(3)一个电子从B板出发到A板获得的动能; (4)两板间的电场强度.
答案 (1)3.6?10-4C (2)-90 eV (3)120 eV (4)3?104 N/C 图10 解析 (1)由Q=UC得:Q=120?3?10-6C=3.6?10-4C.
UAB
(2)Ep=e?p=ed=-90 eV.
dPB
(3)因为电子从B板出发到A板的过程中电场力做正功,电势能减小,动能增加,所以Ek - 0=qUAB,Ek=120 eV. (4)E=U/d=3?104 N/C.
15. (10分)如图11所示,在一匀强电场中的A点有一小球,并用细线与固定的O点相连,然后把细线水平拉直,但没有伸长.现让小球从A点由静止开始运动.小球经过O点正下方时的速度多大?(已知小球的质量m=1.0?10-4 kg,所带电荷量q=+1.0?10-7C,细线长度L=10 cm,电场强度E=1.73?104 N/C,g=10 m/s2)
答案 2.1 m/s 图11
解析 本题中qE=3mg,所以电场力与重力的合力的方向与水平方向的夹角为30?,小球从A点开始沿直线经O点正下方B处,小球从A点运动到B点是做匀变速直线运
1
动,而不是一开始就做圆周运动,由动能定理得:qEL+mgLtan 30?=mv2,代入数据解
2
得:v=2.1 m/s.
16. (12分)如图12所示,a、b分别为x、y轴上两点,它们与原点O的距离相等,一束电子以初速度v0垂直于x轴从a点射入,由于匀强电场的作用,电子束恰好从b点射出,求电子从b点射出时的速度大小.
图12
答案 5v0
解析 电子沿y方向做匀速运动,x方向在电场力作用下做匀加速直线运动;根据运动
at2at2
学公式则有:y=v0t,x=;x=y,=v0t
22
得:vx=at=2v0
电子从b点射出时y方向分速度为:vy=v0
22222则电子从b点射出时的合速度为:v=vx+v2y=?at?+v0=?2v0?+v0=5v0.
17. (12分)如图13所示,绝缘水平面上固定一带电荷量为+4Q的物体B,与它相距r处放一质量为m、电荷量为+Q的物体A,它与水平面间的动摩擦因数为μ.现将A由静止释放,当其速度达到最大值v时,系统电势能的变化量是多少?(已知r远大于A、B自身大小)
图13
1
答案 mv2+μmg(
2
4Q2
解析 设A、B相距R时速度最大,此时a=0,即k2=μmg,
R
24kQ解得R= . μmg
4kQ2A移动的距离为:x=R-r= -r,静电力做正功,AB系统电势能减小.
μmg1212
由能量守恒得:?E=mv+μmgx=mv+μmg(
22
4kQ
-r). μmg
2
4kQ2-r) μmg