题目列表(包括答案和解析)
8.(2009·皖南八校一模)电荷量分别为+q、+q和-q的三个带电小球,固定在边长为a的绝缘三角形框架的三个顶点处,并置于场强为E的匀强电场中,如图所示.若此三角形绕穿过其中心O垂直于三角形所在平面的轴顺时针转过120°,则在此过程中电场力做功的大小为 ( )
A.0 B.qEa
C.2qEa D.πqEa
[答案] C
[解析] 三角形转动120°时,三个带电小球均须克服电场力做功,其中两个带正电小球在电场中沿电场线移动,带负电小球沿电场线移动a,则转动过程中克服电场力总共做功为:W=qEa+2qE=2qEa.
7.(2010·江苏省盐城市调研)x轴上有两点电荷Q1和Q2,Q1和Q2之间各点对应的电势高低如图中曲线所示,从图中可看出 ( )
A.Q1一定大于Q2
B.Q1和Q2一定是同种电荷,但不一定是正电荷
C.电势最低处P点的电场强度为0
D.Q1和Q2之间各点的电场方向都指向P点
[答案] ACD
[解析] 从图象看到,从Q1到Q2电势是先减小后增大,可以判断Q1和Q2为同种正电荷,若P点位于中点,两点电荷的电荷量相同,但是P点离Q2近点,说明Q1一定大于Q2,AD项正确;根据电场的叠加原理可以判断P点电场强度为0,从图象看电势随距离的变化率也可以得出C项正确.
6.(2009·安徽师大附中一模)如图所示,a、b是一个点电荷形成的电场中同一等势面上的两点,c、d是另一等势面上的两点.实线acb和adb分别是甲、乙两带电粒子的运动轨迹.已知两粒子在a点具有相同的动能,下列判断中正确的是 ( )
A.甲粒子经过c点时与乙粒子经过d点时具有相同的动能
B.甲、乙两个粒子带异种电荷
C.若取无穷远处为零电势,则甲粒子经过c点时的电势
能小于乙粒子经过d点时的电势能
D.两粒子经过b点时具有相同的电势能
[答案] BC
[解析] 从运动轨迹可见,甲、乙两粒子都是经过相同的等势面,电场力所做功的大小一样;但甲粒子受引力,乙粒子受斥力,故甲、乙两个粒子带异种电荷,B正确;甲粒子从a到c电场力做正功,电势能减少,动能增加;乙粒子从a到d电场力做负功,电势能增加,动能减少,A错,C正确;两粒子所带的电荷的性质不同,所以电势能在同一点b一定不同,D错.
5.在场强大小为E的匀强电场中,一质量为m、带电荷量为+q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动,其加速度大小为0.8qE/m,物体运动s距离时速度变为零,则 ( )
A.物体克服电场力做功qEs
B.物体的电势能减少了0.8qEs
C.物体的电势能增加了qEs
D.物体的动能减少了0.8qEs
[答案] ACD
[解析] 根据物体在匀强电场中运动时,机械能与电势能的转化关系可知ACD正确.
4.光滑水平面上有一边长为l的正方形区域处在场强为E的匀强电场中,电场方向与正方形一边平行,一质量为m、带电荷量为q的小球由某一边的中点,以垂直于该边的水平初速v0进入该正方形区域.当小球再次运动到该正方形区域的边缘时,具有的动能可能为
( )
A.0 B.mv+qEl
C.mv D.mv+qEl
[答案] ABC
[解析] 如图所示,如果电场方向是AB方向则电场力可以做正功,也可以做负功,做负功时有可能使其动能变为零,故选项A正确.如果电场的方向是AC方向,带电小球到达AB或CD时,电场力做功为qEl/2,故选项B可能是正确的,如果带电小球回到同一个边界上,即回到等势面上,电场力不做功,故选项C可能是正确的.D是无论如何也是不可能的.
3.(2009·海门模拟)在水平方向的电场线AB上(如图所示,电场线方向未标明),将一受到水平向右恒定拉力的带电粒子(不计重力)在A点由静止释放,带电粒子沿AB方向开始运动,经过B点时的速度恰好为零,则下列结论正确的是 ( )
A.粒子的运动不可能是匀速运动,也不可能是匀加速运动
B.可能A点的电势高于B点的电势,也可能A点的电势低于B点的电势
C.A处的场强可能大于B处的场强
D.粒子在A、B两点间移动时,恒力做功的数值大于粒子在A、B两点间的电势能之差的绝对值
[答案] AB
[解析] 由题中叙述可知,带电粒子由A点运动到B点,速度先增大后减小,故粒子的运动不可能为匀速运动,也不可能为匀加速运动,A正确;由动能定理得,拉力做正功,电场力一定做负功,电势能增大,且恒力的功等于电势能的增加量,故D错误;但因粒子的电性未知,故电场方向也无法确定,因此B正确;电场力的方向由B指向A,开始向右加速,F>EAq,后来粒子减速,F<EBq,故C错误.
2.(2009·上海模拟)如图所示,真空中存在范围足够大的匀强电场,A、B为该匀强电场的两个等势面.现有三个完全相同的带等量正电荷的小球a、b、c,从等势面A上的某点同时以相同速率v0向不同方向开始运动,其中a的初速度方向垂直指向等势面B;b的初速度方向平行于等势面;c的初速度方向与a相反.经过一段时间,三个小球先后通过等势面B,已知三个小球始终在该匀强电场中运动,不计重力,则下列判断正确的是 ( )
A.等势面A的电势高于等势面B的电势
B.a、c两小球通过等势面B时的速度相同
C.开始运动后的任一时刻,a、b两小球的动能总是相同
D.开始运动后的任一时刻,三个小球电势能总是相等
[答案] AB
[解析] 由a、b、c三球经过一段时间后均通过等势面B,可得:电场方向竖直向下,故A正确,由动能定理得,三个小球通过等势面B时,电场力做功相等,三球的速度大小相同,但a、c方向相同,均与b方向不同,同一时间,电场力做功不同,因此同一时刻的动能不相同,C错误;三个小球运动后不可能在同一时刻位于同一等势面上,故电势能不可能相等,D错误.
1.如图所示,在电场中,一个负电荷从C点分别沿直线移到A点和B点,在这两个过程中,均需克服电场力做功,且做功的值相同,有可能满足这种做功情况的电场是 ( )
A.正y方向的匀强电场
B.正x方向的匀强电场
C.在第Ⅰ象限内有负点电荷
D.在第Ⅳ象限内有负点电荷
[答案] ACD
[解析] 由于负电荷从C点分别到A点B点,电场力分别做了相同数量的负功,表明A、B两点必在电场中的同一等势面上,如果电场是沿正y方向的匀强电场,则A、B为同一等势面上的点,故A项正确.如果在AB的中垂线上的上下某处放一负电荷,则点A、B也是同一等势面上的点,同样也可满足题给条件,故选项ACD正确.
13.(1)(同时的相对性)一列火车以速度v匀速行驶,车头、车尾各有一盏灯,某时刻路基上的人看见两灯同时亮了,那么车厢顶上的人看见的情况是什么呢?
(2)(长度的相对性)一张宣传画是边长为5m的正方形,一高速列车以2×108m/s速度接近此宣传画,在司机看来,这张宣传画是什么样子?
(3)(时间间隔的相对性)远方的一颗星以0.8c的速度离开地球,测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化,求在此星球上测其闪光周期为多大?
[答案] (1)车头的灯先亮 (2)3.7×5m2的画 (3)3昼夜
[解析] (1)车头的灯先亮.
(2)l=l′=5×m=3.7m,在垂直运动方向没有相对性,所以看到的是一张3.7×5m2的宣传画.
(3)因为Δt=,所以Δt′=Δt·
Δt=5昼夜 v=0.8c
所以Δt′=5×=3昼夜.
12.如右图所示为伦琴射线管示意图,K为阴极钨丝,发射的电子初速度为零,A为对阴极(阳极),当A、K之间加直流电压U=30kV时,电子被加速打在对阴极A上,使之发出X射线,设电子的动能全部转化为伦琴射线(X射线)的能量.求:
(1)电子到达对阴极的速度多大?
(2)如果对阴极每吸收一个电子放出一个X射线光子,则当A、K之间的电流为10mA时,每秒钟从对阴极最多辐射出多少个X射线光子?(电子质量m=0.91×10-30kg,电荷量e=1.6×10-19C)
[答案] (1)1.0×108m/s (2)6.25×1016个
[解析] (1)由动能定理,得:mv2=eU
则v==m/s
=1.0×108m/s
(2)n==个=6.25×1016个.
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