如图1所示.地面上方有匀强电场.取场中一点O为圆心在竖直面内作半径R=0.1m的圆.圆平面与电场方向平行.在O点固定电量Q=5×10-4C的负点电荷.将质量为m=3g.电量q=2×10-10C的带电小球放在圆周上的a点时.它恰好静止.若让带电小球从a点缓慢移至圆周最高点b时.外力需做多少功? 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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如图1所示，地面上方有匀强电场，取场中一点O为圆心在竖直面内作半径R=0.1m的圆，圆平面与电场方向平行。在O点固定电量Q=5×10^-4C的负点电荷，将质量为m=3g，电量q=2×10^-10C的带电小球放在圆周上的a点时，它恰好静止。若让带电小球从a点缓慢移至圆周最高点b时，外力需做多少功？

W_外=9×10^-3J

小球受mg、F、 qE三力而平衡时（参看图2），应有
　　

　
　　∵a、b都在点电荷Q的电场的等势线上，∴小球从a→b时库仑力F做功为零。
　　设所加外力做的功为W_外，由W=△E_k
　　得W_外－mgR+qEcosαR－qEsinαR=0
　　

代入数据得W_外=9×10^-3J

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（2）若改变匀强电场的大小和方向（电场仍与框架面平行），为使框架的OA边水平、OB边竖直（B在O的正下方），则所需施加的匀强电场的场强E₂至少多大？方向如何？
（3）若框架处在匀强电场E₁中OA边水平、OB边竖直并保持静止状态时，对小球B施加一水平向右的恒力F，则小球B在何处时速度最大？最大值是多少？

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原点开始经过2s后恰好与B碰撞，碰后合为一体在电场中运动，A、B系统的动能与坐标的部分关系如图2所示，则：

（1）碰前A球的速度有多大？
（2）A、B两球质量分别为多少？
（

3）请指出A球带什么电性？并计算A球所带电量为多少？

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