動(dòng)能定理在靜電場(chǎng)中的應(yīng)用

1、動(dòng)能定理在靜電場(chǎng)中的應(yīng)用1.如圖，一個(gè)質(zhì)量m，帶電荷q的小物體，可在水平絕緣軌道ox上運(yùn)動(dòng)，O端有一與軌道垂直的固定墻，軌道處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿Ox正向小物體以初速v0從位置x0沿Ox軌道運(yùn)動(dòng)，受到大小不變的摩擦力f作用，且f qE設(shè)小物體與墻壁碰撞時(shí)不損失機(jī)械能，且電量保持不變，求它在停止運(yùn)動(dòng)前所通過(guò)的總路程ABO2. 如圖所示，豎直放置的平行金屬板間距為d=8cm，板間電壓為U=2.0×103V在其間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中用絲線懸掛一個(gè)帶負(fù)電的小球，絲線長(zhǎng)L=6.0cm，小球質(zhì)量為m=2.0g將小球拉到與懸點(diǎn)O等高的B點(diǎn)后將它無(wú)初速釋放，小球擺到O點(diǎn)正下方的A點(diǎn)時(shí)速率為零求

2、：小球的電荷量q小球下擺過(guò)程中的最大速度vm 3.如圖所示，在光滑絕緣豎直細(xì)桿上，套有一個(gè)有小孔的小球，小球質(zhì)量為m、帶電量為-q， 桿與以正電荷Q為圓心的某一圓周交于B、C兩點(diǎn)，小球從A點(diǎn)無(wú)初速度釋放，已知AB=BC=h，小球滑到B點(diǎn)時(shí)速度大小為。求小球滑到C點(diǎn)時(shí)的速度大小及AC兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。 4.如圖，水平放置的A、B兩平行金屬板相距h，上板A帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球在B板下方距離為H處，以初速V0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng)，欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢(shì)差UAB=？5.如圖，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線，拴住一質(zhì)量為m，帶電量為q的小球，線的上端固

3、定，開(kāi)始時(shí)將細(xì)線拉成水平，突然自由釋放小球，小球由靜止開(kāi)始向下擺動(dòng)，當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過(guò)60°角時(shí)的速度恰好為零，問(wèn)：A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差VAB為多少？電場(chǎng)強(qiáng)度為多少？ ABCO6 .如圖所示，在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處固定一點(diǎn)電荷，將質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)A由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)管壁恰好無(wú)壓力，（1）則固定于圓心處的點(diǎn)電荷在A B弧中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大??？ （2）若把O處固定的點(diǎn)電荷拿走，加上一個(gè)豎直向下場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電小球仍從A點(diǎn)由靜止釋放，下滑到最低點(diǎn)B時(shí)，小球?qū)Νh(huán)的壓力多大？eABC7.如圖所示，平行金屬板A、B、C，板間

4、均為勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)電子以20eV的初動(dòng)能從A極板的小孔中射向AB間的電場(chǎng)，AB間U145V，而后又進(jìn)入BC間的電場(chǎng)，BC間的電壓為U2，電子恰能到達(dá)C板，求U2的大小。OvE圖3-1-68一個(gè)帶電荷量為q的油滴，從O點(diǎn)以速度v射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，v的方向與電場(chǎng)方向成角，已知油滴的質(zhì)量為m，測(cè)得油滴達(dá)到運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)時(shí)，它的速度大小又為v，求：(1) 最高點(diǎn)的位置可能在O點(diǎn)的哪一方？(2) 電場(chǎng)強(qiáng)度 E為多少？(3) 最高點(diǎn)處(設(shè)為N)與O點(diǎn)的電勢(shì)差UNO為多少？9如圖所示，質(zhì)量為m、電量為q的帶電微粒，以初速度v0從A點(diǎn)豎直向上射入水平方向、電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。當(dāng)微粒經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速率為VB2

5、V0，而方向與E同向。下列判斷中正確的是( )。A、A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為2mV02/q B、A、B兩點(diǎn)間的高度差為V02/2gC、微粒在B點(diǎn)的電勢(shì)能大于在A點(diǎn)的電勢(shì)能 D、從A到B微粒作勻變速運(yùn)動(dòng)難點(diǎn)8 靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體特點(diǎn)與應(yīng)用圖8-1難點(diǎn)1.一金屬球，原來(lái)不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電細(xì)桿MN，如圖8-1所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a,b,c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為Ea,Eb,Ec,三者相比A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.Ea=Eb=Ec3.如圖8-3所示，面積足夠大的、板間距離為d的兩平行金屬板豎直放置，與直流電壓為U的電源連接，板間放一半徑為R（

6、2Rd）的絕緣金屬球殼，C、D是球殼水平直徑上的兩點(diǎn)，則以下說(shuō)法正確的是圖8-3A.由于靜電感應(yīng)，球殼上C、D兩點(diǎn)電勢(shì)差為B.由于靜電感應(yīng)，球殼中心O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零C.用手摸一下球殼，再拿去平行金屬板，球殼帶正電D.用手摸一下球殼，再拿去平行金屬板，球殼帶負(fù)電圖8-4案例探究例1如圖8-4所示，水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶電的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng)），從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運(yùn)動(dòng)到右端，在該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圖8-5A.小球做勻速直線運(yùn)動(dòng) B.小球做先減速，后加速運(yùn)動(dòng)C.小球的電勢(shì)能保持不變D.電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功為零例2如圖8-5所示，絕緣

7、導(dǎo)體A帶正電，導(dǎo)體不帶電，由于靜電感應(yīng)，使導(dǎo)體B的M端帶上負(fù)電，而N端則帶等量的正電荷.（1）用導(dǎo)線連接M、N，導(dǎo)線中有無(wú)電流流過(guò)？（2）若將M、N分別用導(dǎo)線與大地相連，導(dǎo)線中有無(wú)電流流過(guò)？方向如何？一、靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)孤立的帶電導(dǎo)體和處于感應(yīng)電場(chǎng)中的感應(yīng)導(dǎo)體，當(dāng)達(dá)到靜電平衡時(shí)，具有以下特點(diǎn)： 1.導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零，E內(nèi)=0.沒(méi)有電場(chǎng)線.2.整個(gè)導(dǎo)體是等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)面,但導(dǎo)體表面的場(chǎng)強(qiáng)并不一定相同.3. 導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直，表面場(chǎng)強(qiáng)不一定為零.4.對(duì)孤立導(dǎo)體，凈電荷分布在外表面上，并且電荷的分布與表面的曲率有關(guān)，曲率大的地方電荷分布密.二、用導(dǎo)線連接不同靜電平衡導(dǎo)體或

8、同一導(dǎo)體不同部位時(shí)，判斷電流方向的方法1.判斷有無(wú)電流要看導(dǎo)線兩連接點(diǎn)有無(wú)電勢(shì)差，判斷電流流向要看兩點(diǎn)電勢(shì)高低（電流總是由高電勢(shì)點(diǎn)流向低電勢(shì)點(diǎn)）.2.一般思路：首先要明確哪個(gè)導(dǎo)體是場(chǎng)源電荷，哪個(gè)導(dǎo)體是電場(chǎng)中的導(dǎo)體.其次，判明兩不同導(dǎo)體或同一導(dǎo)體不同部位的兩點(diǎn)間電勢(shì)的高低，最后確定有無(wú)電流產(chǎn)生及電流的流向.殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練圖8-61.如圖8-6中，實(shí)心金屬球A半徑為R，帶電量為Q，點(diǎn)電荷B帶電量為q. B與A球間的距離為r. 當(dāng)B不存在而只有A存在且達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)，電荷Q在球心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度等于_.當(dāng)點(diǎn)電荷B也同時(shí)存在并達(dá)到靜電平衡時(shí)，球心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度等于_，金屬球上的電荷在球心O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)

9、的大小等于_.圖8-72.如圖8-7所示，A、B為兩個(gè)大小不等的導(dǎo)體球殼（RARB），分別有正電荷q與2q.（1）球殼B與A接觸一下后，將B放進(jìn)A球殼內(nèi)與內(nèi)表面接觸，則A的帶電情況是_，B的帶電情況是_.（2）球殼B與A接觸一下后，將B球殼放進(jìn)A球殼內(nèi)，使A瞬間接地，再將B與A的內(nèi)表面接觸，則A的帶電情況是_；B球帶電情況是_.圖8-83.如圖8-8所示，將一不帶電的空腔導(dǎo)體A的內(nèi)壁與一外殼接地的靜電計(jì)相連，又將另一個(gè)帶正電的導(dǎo)體B向A移動(dòng)，最后B與A接觸，此過(guò)程中靜電計(jì)指針將會(huì)A.B與A未接觸時(shí)指針不張開(kāi)，接觸時(shí)變大B.指針一直不張開(kāi)C.B與A未接觸時(shí)指針不張開(kāi)，接觸時(shí)變小D.B與A靠近時(shí)指針張開(kāi)，接觸時(shí)張角最大圖8-116.如圖8-11所示，一導(dǎo)體球A帶有正電荷，當(dāng)只有它存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為EA，在A球球心與P點(diǎn)連線上有一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷B，當(dāng)只有它存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小