0  120824  120832  120838  120842  120848  120850  120854  120860  120862  120868  120874  120878  120880  120884  120890  120892  120898  120902  120904  120908  120910  120914  120916  120918  120919  120920  120922  120923  120924  120926  120928  120932  120934  120938  120940  120944  120950  120952  120958  120962  120964  120968  120974  120980  120982  120988  120992  120994  121000  121004  121010  121018  447090 

2.电势差与电势的关系:UABφAφB,电势差是标量,可以是正值,也可以是负值,而且有UAB=-UBA.

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三、电势差

1.电势差:电荷q在电场中AB两点间移动时,电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值,叫做AB间的电势差,也叫电压.

公式:UAB=.

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2.等势面

(1)定义:电场中电势相等的各点构成的面.

(2)特点

①电场线跟等势面垂直,即场强的方向跟等势面垂直.

②在等势面上移动电荷时电场力不做功.

③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面.

④等差等势面越密的地方电场强度越大;反之越小.

⑤任意两等势面不相交.

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二、电势

1.电势

(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值.

(2)定义式:φ=.

(3)标矢性:电势是标量,其大小有正负之分,其正(负)表示该点电势比电势零点高(低).

(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同.

(5)沿着电场线方向电势逐渐降低.

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2.电势能

(1)定义:电荷在电场中具有的势能.电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功.

(2)电场力做功与电势能变化的关系

电场力做的功等于电势能的减少量,即WABEpAEpB.

(3)电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.

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一、电场力做功与电势能

1.电场力做功的特点

(1)在电场中移动电荷时,电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,可见电场力做功与重力做功相似.

(2)在匀强电场中,电场力做的功WEqd,其中d为沿电场线方向的位移.

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11.两个带电小球AB,质量分别为m1m2,带有同种电荷,带电荷量分别为q1q2.AB两球均放在光滑绝缘的水平板上,A球固定,B球被质量为m3的绝缘挡板P挡住静止,AB两球相距为d,如图9所示.某时刻起挡板P在向右的水平力F作用下开始向右做匀加速直线运动,加速度大小为a,经过一段时间带电小球B与挡板P分离,在此过程中力F对挡板做功W.求:

图9

(1)力F的最大值和最小值;

(2)带电小球B与挡板分离时的速度.

答案 (1)m3a (m3m2)ak

(2)

解析 (1)开始运动时力F最小,以B球和挡板整体为研究对象,由牛顿第二定律得:

F1k=(m3m2)a

解得最小力为:F1=(m3m2)ak

B球与挡板分离后力F最大,以挡板为研究对象,由牛顿第二定律解得最大力为:F2m3a

(2)B球与挡板分离时,其与a球的距离为r,以B球为研究对象,由牛顿第二定律得:km2a                                                        

B球匀加速直线运动的位移为:xrd                                 

由运动学公式得:v2=2ax                                           

由①②③联立解得带电小球B与挡板分离时的速度为:

v

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10.如图8所示,MN是两块竖直放置的带电平行板,板内有水平向左的匀强电场,PQ是光滑绝缘的水平滑槽,滑槽从N板中间穿入电场.ab为两个带等量正电荷的相同小球,两球之间用绝缘水平轻杆固连,轻杆长为两板间距的,杆长远大于球的半径,开始时从外面用绝缘轻绳拉着b球使a球靠近M板但不接触.现对轻绳施以沿杆方向的水平恒力拉着b球和a球由静止向右运动,当b球刚从小孔离开电场时,撤去拉力,之后a球也恰好能离开电场.求运动过程中b球离开电场前和离开电场后(a球还在电场中)轻杆中的弹力之比.不计两球间库仑力,球可视为点电荷.

图8

答案 

解析 设轻杆长为l,两球质量各为m,所受电场力均为Fb球刚离开电场时速度为v,两球加速时加速度大小为a1,减速时加速度大小为a2b球离开电场前杆弹力大小为F1,离开电场后弹力大小为F2.

a球:F1Fma1                                                                                              

b球:F2ma2                                                                                                    

对整体:F=2ma2                                                                                                   

加速过程:v2=2a1·2l                                              

减速过程:v2=2a2l                                                

联立以上各式,解得:=.

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9.如图7所示,ABC三个小球(可视为质点)的质量分别为m、2m、3mB小球带负电,电荷量为qAC两小球不带电(不考虑小球间的电荷感应),不可伸长的绝缘细线将三个小球连接起来悬挂在O点,三个小球均处于竖直向上的匀强电场中,电场强度大小为E.则以下说法正确的是                                           ( )

图7

A.静止时,AB两小球间细线的拉力为5mgqE

B.静止时,AB两小球间细线的拉力为5mgqE

C.剪断O点与A小球间细线瞬间,AB两小球间细线的拉力为qE

D.剪断O点与A小球间细线瞬间,AB两小球间细线的拉力为qE

答案 AC

解析 本题考查力的瞬时作用效果和电场力的问题.静止时由受力分析可知AB两小球间细线的拉力为F=5mgqE,故A正确,B错误;O点与A小球间细线剪断的瞬间,由于B小球受到向下的电场力,故AB两小球的加速度大于C小球的加速度,BC两小球间细线将处于松驰状态,故以AB两小球为研究对象有:3mgqE=3ma,以A小球为研究对象有:mgF′=ma,解得:F′=qE,故C正确,D错误.

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8.如图6所示,真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q,坐标轴上AB两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m.在A点放一个带正电的试探电荷,在B点放一个带负电的试探电荷,AB两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同,电场力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图中直线ab所示.下列说法正确的是     ( )

图6

A.B点的电场强度的大小为0.25 N/C

B.A点的电场强度的方向沿x轴负方向

C.点电荷Q是正电荷

D.点电荷Q的位置坐标为0.3 m

答案 D

解析 由两试探电荷受力情况可知,点电荷Q为负电荷,且放置于AB两点之间某位置,故选项B、C均错误;设QA点之间的距离为l,则点电荷在A点产生的场强EAk== N/C=4×105 N/C,同理可得,点电荷在B点产生的场强为EBk== N/C=0.25×105 N/C,解得l=0.1 m,所以点电荷Q的位置坐标为xQxAl=0.2 m+0.1 m=0.3 m,故选项A错误,选项D正确.

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