题目列表(包括答案和解析)
13.[解析]
对带电系统进行分析,假设球A能达到右极板,电场力对系统做功为W1,有:
而且还能穿过小孔,离开右极板。
假设球B能达到右极板,电场力对系统做功为W2,有:
综上所述,带电系统速度第一次为零时,球A、B应分别在右极板两侧。
(1)带电系统开始运动时,设加速度为a1,由牛顿第二定律:
= ③
球B刚进入电场时,带电系统的速度为v1,有:
④
由③④求得: ⑤
(2)设球B从静止到刚进入电场的时间为t1,则:
⑥
将③⑤代入⑥得:
⑦
球B进入电场后,带电系统的加速度为a2,由牛顿第二定律:
⑧
显然,带电系统做匀减速运动。设球A刚达到右极板时的速度为v2,减速所需时间为t2,则有:
⑨
⑩
求得: ⑾
球A离电场后,带电系统继续做减速运动,设加速度为a3,再由牛顿第二定律:
⑿
设球A从离开电场到静止所需的时间为t3,运动的位移为x,则有:
⒀
⒁
求得: ⒂
由⑦⑾⒂可知,带电系统从静止到速度第一次为零所需的时间为:
⒃
球A相对右板的位置为: ⒄
12.[解析]
(1)在带电粒子运动方向上任取一点,设其坐标为,取接地极板为零势能点。将粒子从O点移到处电场力做正功,,即粒子在x处的电势能为,在处的电势能为。
再由牛顿第二定律①,②,解得③,又④,⑤,,得⑥,即该带电粒子在极板间运动的过程中,电势能与动能总和保持不变,证毕。
(2)粒子在竖直向上射出后做类平抛运动。故竖直方向做匀速直线运动,到达P点时有⑦;水平方向做初速度为零的匀加速运动,有⑧,联立解得
11.[解析]
(1)设电子的质量为m,电量为e,电子在电场I中做匀加速直线运动,出区域I时的为v0,此后电场II做类平抛运动,假设电子从CD边射出,出射点纵坐标为y,有
解得 y=,所以原假设成立,即电子离开ABCD区域的位置坐标为(-2L,)
(2)设释放点在电场区域I中,其坐标为(x,y),在电场I中电子被加速到v1,然后进入电场II做类平抛运动,并从D点离开,有
解得 xy=,即在电场I区域内满足议程的点即为所求位置。
(3)设电子从(x,y)点释放,在电场I中加速到v2,进入电场II后做类平抛运动,在高度为y′处离开电场II时的情景与(2)中类似,然后电子做匀速直线运动,经过D点,则有
,
解得 ,即在电场I区域内满足议程的点即为所求位置
10.[答案]B
[解析]在匀强电场中,由于U=Ed,所以任意一族平行线上等距离的两点的电势差相等,因此Uab=Ucd,所以c点电势为8V。,B对。考查匀强电场中场强与电势差的关系,难度适中。
9.[答案]A
[解析]本题主要考查电场力做功和电势差与场强的关系。根据W=得W=8×10-6 J,因沿场强方向的距离d小于1m,所以由得E大于8 V/m,故选项A正确。
8.[答案]AD
[解析]因电场力做功只与始末位置有关,与路径无关,故选项D对。把一正的点电荷从M点沿直线移到N点时,电场力做正功,电势能减少,所以选项A正确。而B错。负电荷则相反,即选项C错。
7.[答案]D
[解析]先根据电容器在电路稳定的情况下相当于断路,比较两种情况下两极板的电势差、电场强度、电场力大小进而确定较大关系;再根据两种情况下的总电阻大小确定电流关系。当滑片在a位置时平行板电容器两极板间电势差比当滑片在b位置时小,场强也就小,故θ1<θ2 ,两种情况下的闭合电路总电阻不变,故I1=I2,所以正确选项D。
6.[答案] B
[解析]如图所示,根据匀强电场的电场线与等势面是平行等间距排列,且电场线与等势面处处垂直,沿着电场线方向电势均匀降落,取ab的中点O,即为三角形的外接圆的圆心,且该点电势为2V,故Oc为等势面,MN为电场线,方向为MN方向,UOP= UOa=V,UON : UOP=2 :,故UON =2V,N点电势为零,为最小电势点,同理M点电势为4V,为最大电势点。所以选项B正确
5.[答案]AC
[解析]考查静电场中的电场线、等势面的分布知识和规律。A、B、C三点处在一根电场线上,沿着电场线的方向电势降落,故φA>φB>φC,A正确;由电场线的密集程度可看出电场强度大小关系为EC>EB>EA,B对;电场线密集的地方电势降落较快,故UBC>UAB,C对D错。此类问题要在平时注重对电场线与场强、等势面与场强和电场线的关系的掌握,熟练理解常见电场线和等势面的分布规律
[答案]AC
4.[答案]BD
[解析]电场力的方向与面ABCD垂直,所以面ABCD是等势面,A、D两点的电势差为0,又因A、A两点的电势差不为0,所以选项A错。带正电的粒子从A点到D电场力不做功,而由D→D'电场力做功,所以选项B正确;同理,带负电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电场力做负功,电势能增大,选项C错;由电场力做功的特点得选项D也正确。
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