0  120797  120805  120811  120815  120821  120823  120827  120833  120835  120841  120847  120851  120853  120857  120863  120865  120871  120875  120877  120881  120883  120887  120889  120891  120892  120893  120895  120896  120897  120899  120901  120905  120907  120911  120913  120917  120923  120925  120931  120935  120937  120941  120947  120953  120955  120961  120965  120967  120973  120977  120983  120991  447090 

10.如图10所示,在光滑绝缘水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球AB.A球的带电量为+2qB球的带电量为-3q,两球组成一带电系统.虚线MNPQ平行且相距3L,开始时AB分别静止于虚线MN的两侧,虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线.若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MNPQ间加上水平向右的电场强度为E的匀强电场后,系统开始运动.试求:

图10

(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小;

(2)带电系统向右运动的最大距离和此过程中B球电势能的变化量.

答案 (1)  (2)L 4qEL

解析 (1)设B球刚进入电场时带电系统的速度为v1,由动能定理得2qEL=×2mv

解得:v1

(2)带电系统向右运动分为三段:B球进入电场前、带电系统在电场中、A球出电场后.

A球出电场后移动的最大位移为x,对于全过程,由动能定理得2qELqEL-3qEx0

解得x=,则B球移动的总位移为xBL

B球从刚进入电场到带电系统向右运动到最大距离时的位移为L

其电势能的变化量为

ΔEp=-W=3qE·L=4qEL

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9.如图9(a)所示,两个平行金属板PQ竖直放置,两板间加上如图(b)所示的电压.t=0时,Q板比P板电势高5 V,此时在两板的正中央M点有一个电子,速度为零,电子在电场力作用下运动,使得电子的位置和速度随时间变化.假设电子始终未与两板相碰.在0<t<8×1010 s的时间内,这个电子处于M点的右侧,速度方向向左且大小逐渐减小的时间是                                                  ( )

图9

A.0<t<2×1010 s

B.2×1010 s<t<4×1010 s

C.4×1010 s<t<6×1010 s

D.6×1010 s<t<8×1010 s

答案 D

解析 选向右为正方向,根据题图(b)作出粒子运动的vt图象如图所示.由图象可知正确选项为D.

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8.如图8所示,在xOy坐标系中以O为中心的椭圆上,有abcde五点,其中abcd为椭圆与坐标轴的交点.现在椭圆的一个焦点O1固定一正点电荷,另一正试探电荷仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是        ( )

图8

A.ac两点的电场强度相同

B.d点的电势小于b点的电势

C.正试探电荷沿虚线运动过程中在b点的动能大于在e点的动能

D.若将正试探电荷由a沿椭圆经be移动到c,电场力先做负功后做正功,但总功为零

答案 C

解析 由正点电荷电场线的分布及电场线方向与电势变化的关系可知,ac两点的场强大小相等,但方向不同,b点电势小于d点电势.正试探电荷由b点到e点的运动过程中,由W1q(φbφe)可知,电场力(合力)做负功,动能减小,A、B错误,C正确;若将正试探电荷由a沿椭圆经be移动到c,由W2q(φaφc)可知,过b点之前电场力做正功,过b点之后电场力做负功,整个运动过程中,电场力的总功为零,D错误.

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7.如图7所示,一个带电粒子从粒子源飘入(初速度很小,可忽略不计)电压为U1的加速电场,经加速后从小孔S沿平行金属板AB的中线射入,AB板长为L,相距为d,电压为U2.则带电粒子能从AB板间飞出应该满足的条件是                 ( )

图7

A.<                B.<

C.<               D.<

答案 C

解析 根据qU1mv2,再根据t=和yat2=··()2,由题意知,y<d,解得<,故C正确.

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6.如图6所示,在竖直平面内有一匀强电场,其方向与水平方向成α=30°斜向右上,在电场中有一质量为m、电量为q的带电小球,用长为L的不可伸长的绝缘细线挂于O点,当小球静止于M点时,细线恰好水平.现用外力将小球拉到最低点P,然后无初速度释放,则以下判断正确的是                                    ( )

图6

A.小球再次到达M点时,速度刚好为零

B.小球从PM过程中,合外力对它做了mgL的功

C.小球从PM过程中,小球的机械能增加了mgL

D.如果小球运动到M点时,细线突然断裂,小球以后将做匀变速曲线运动

答案 BD

解析 小球从PM的过程中,线的拉力不做功,只有电场力和小球重力做功,它们的合力也是恒力,大小为mg,方向水平向右,所以小球再次到达M点时,速度最大,而不是零,选项A错.小球从PM过程中,电场力与重力的合力大小为mg,这个方向上位移为L,所以做功为mgL,选项B正确.小球从PM过程中,机械能的增加量等于电场力做的功,由于电场力为2mg,由PM沿电场线方向的距离为dLsin 30°+Lcos 30°=(1+),故电场力做功为2mg·dmgL(1+),故选项C错误.如果小球运动到M点时,细线突然断裂,小球的速度方向竖直向上,所受合外力水平向右,小球将做匀变速曲线运动,选项D正确.

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5.如图5所示,PQ处固定放置两等量异种电荷,bcOPQ的连线上,eO为两点电荷连线的中垂线上的点,且abeObccOabbOaeeO,则   ( )

图5

A.a点电势等于b点电势

B.b点场强大于e点场强

C.电子在a点的电势能大于电子在O的电势能

D.bc间电势差大于cO间电势差

答案 BD

解析 等量异种点电荷周围的电场线分布情况如图所示,a

b点不在同一个等势面上,电势不相等,选项A错误;根据

电场线的疏密情况,可得b点的场强大于e点的场强,选项B

正确;a点的电势大于零,O点的电势等于零,电子带负电,

在高电势处电势能小,选项C错误;bc间的电场线比cO间的电场线密,场强大,

电势降低得快,所以bc间的电势差大于cO间的电势差,选项D正确.

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4.某区域的电场线分布如图4所示,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点,取O点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向,粒子的重力忽略不计.在OA运动过程中,下列关于粒子的运动速度v和加速度a随时间t的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线可能正确的是                                                  ( )

图4

答案 B

解析 带正电的粒子从O点向A点运动过程中,电场线先变疏再变密,电场强度先变小,后变大,故电场力和粒子的加速度也是先变小,后变大,选项B正确;粒子从OA运动,一直加速,但加速度先变小,后变大,其速度—时间图象的斜率也应是先变小,后变大,选项A错误;从OA,电场强度先变小,后变大,单位长度上的电势降落也应是先变小,后变大,选项C错误;根据Ekmv2FxEkx图象的斜率为力F,从OA,粒子所受的电场力先变小,后变大,故Ekx图象的斜率也应是先变小,后变大,选项D错误.

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3.如图3所示,在O点处放置一点电荷+Qabcdef是以O点为球心的球面上的点,aecf平面与bedf平面垂直,则下列说法中正确的是                  ( )

图3

A.bd两点的电场强度相同

B.af两点的电势相等

C.点电荷+q在球面上任意两点之间移动时,电场力要做功

D.图中Oa两点之间的电势差与Ob两点之间的电势差不同

答案 B

解析 bd两点场强大小相等,方向不同,A错误;整个球面为一等势面,电场力做功为0,C、D错误,B正确.

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2.两异种点电荷电场中的部分等势面如图2所示,已知A点电势高于B点电势.若位于ab处点电荷的电荷量大小分别为qaqb,则                            ( )

图2

A.a处为正电荷,qaqb

B.a处为正电荷,qaqb

C.a处为负电荷,qaqb

D.a处为负电荷,qaqb

答案 B

解析 根据A点电势高于B点电势可知,a处为正电荷,qaqb,选项B正确.

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1.PQ两电荷形成的电场的电场线分布如图1所示,abcd为电场中的四个点.一个离子从a运动到b(不计重力),轨迹如图中虚线所示.则下列判断正确的是   ( )

图1

A.离子带正电

B.c点电势高于d点电势

C.离子在a点时的加速度大于在b点时的加速度

D.离子在a点时的电势能大于在b点时的电势能

答案 BC

解析 根据图中电场线方向可以判断出,P电荷带正电,Q电荷带负电,由做曲线运动的物体受到的合力指向曲线的内侧,可以判断离子从a运动到b,受到的电场力与电场线方向相反,离子带负电,选项A错误;沿着电场线方向电势降低,c点电势高于d点电势,选项B正确;a点的电场线比b点的电场线密,所以离子在a点受到的电场力大于在b点受到的电场力,则离子在a点的加速度大于在b点的加速度,选项C正确;离子从a点运动到b点,电场力做负功,电势能增大,在a点时的电势能小于在b点时的电势能,选项D错误.

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