16.(安徽卷)如图所示,在平面内有一个以为圆心、半径R=0.1m的圆,P为圆周上的一点,、两点连线与轴正方向的夹角为。若空间存在沿轴负方向的匀强电场,场强大小,则、两点的电势差可表示为
A.
B.
C.
D.
答案:A
解析:在匀强电场中,两点间的电势差U=Ed,而d是沿场强方向上的距离,所以,故:,选项A正确。
15.(浙江卷) 请用学过的电学知识判断下列说法正确的是
A. 电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B. 制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C. 小鸟停在单要高压输电线上会被电死
D. 打雷时,呆在汽车里比呆在木屋里要危险
答案:B
19.(浙江卷) 半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图(上)所示。有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图(下)所示。在t=0时刻平板之间中心有一重力不计,电荷量为q的静止微粒,则以下说法正确的是
A. 第2秒内上极板为正极
B. 第3秒内上极板为负极
C. 第2秒末微粒回到了原来位置
D. 第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.2
答案:A
23.(北京卷)(18分)利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。
如图1,将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中,在薄片的两个侧面、间通以电流时,另外两侧、间产生电势差,这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累,于是、间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与和以及霍尔元件厚度之间满足关系式,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。
(1)设半导体薄片的宽度(、间距)为,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中、哪端的电势高;
(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。(通过横截面积S的电流,其中是导电电子定向移动的平均速率);
(3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。
a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为,请导出圆盘转速的表达式。
b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。
解析:
(1)由 ①
得 ②
当电场力与洛伦兹力相等时 ③
得 ④
将 ③、④代入②,
得
(2) a.由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,则
P=mNt
圆盘转速为 N=
b.提出的实例或设想
25.(山东卷)(18分)如图所示,以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为d,两侧为相同的匀强磁场,方向垂直纸面向里。一质量为、带电量+q、重力不计的带电粒子,以初速度垂直边界射入磁场做匀速圆周运动,后进入电场做匀加速运动,然后第二次进入磁场中运动,此后粒子在电场和磁场中交替运动。已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍,第三次是第一次的三倍,以此类推。求
⑴粒子第一次经过电场子的过程中电场力所做的功。
⑵粒子第n次经过电场时电场强度的大小。
⑶粒子第n次经过电场子所用的时间。
⑷假设粒子在磁场中运动时,电场区域场强为零。请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中,电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程,不要求标明坐标明坐标刻度值)。
解析:
(1)根据,因为,所以,所以,
(2)=,,所以。
(3),,所以。
(4)
20.BD[解析]A.根据电场线疏密表示电场强度大小,点场强小于点场强,A错误;
B.根据沿电场线方向电势降低(最快),点电势高于点电势,B正确;
C.若将一试电荷由点释放,因受力方向沿电场方向(电场线切线),它不能沿电场线运动到点,C错误;
D.若在点再固定一点电荷,叠加后电势仍然高于,将一试探电荷由移至的过程中,因电势降低,所以电势能减小,D正确;
本题选BD。本题考查电场、电场线、电势、电势能。
难度:容易。
20.(山东卷)某电场的电场线分布如图所示,以下说法正确的是
A.点场强大于点场强
B.点电势高于点电势
C.若将一试探电荷+由点释放,它将沿电场线运动b点
D.若在点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷+q由移至b的过程中,电势能减小
21.(广东卷)图8是某一点电荷的电场线分布图,下列表述正确的是
A.a点的电势高于b点的电势
B.该点电荷带负电
C.a点和b点电场强度的方向相同
D.a点的电场强度大于b点的电场强度
答案:BD
解析:考察电场线的知识:
A 以点电荷为圆心,同一圆周上,电势相等,以点电荷为圆心,a点为圆周一点做圆交过b点的电场线为a′,则:,由顺着电场线电势降低知:因而:
C D a点电场线比b点密因而:Ea>Eb a、b两点的电场线的方向不同。选BD。
20、(福建卷)(15分)如图所示的装置,左半部为速度选择器,右半部为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝射入速度选择器,能够沿直线通过速度选择器并从狭缝射出的离子,又沿着与电场垂直的方向,立即进入场强大小为的偏转电场,最后打在照相底片上。已知同位素离子的电荷量为(>0),速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为的匀强电场和磁感应强度大小为的匀强磁场,照相底片D与狭缝、连线平行且距离为L,忽略重力的影响。
(1)求从狭缝射出的离子速度的大小;
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度方向飞行的距离为,求出与离子质量之间的关系式(用、、、、、L表示)。
解析:
(1)能从速度选择器射出的离子满足:
解得:
(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动,则
由牛顿第二定律得
解得
5.(江苏卷)空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随X变化的图像如图所示。下列说法正确的是
(A)O点的电势最低
(B)X2点的电势最高
(C)X1和- X1两点的电势相等
(D)X1和X3两点的电势相等
本题考查电场强度与电势的关系,考查图象。
本题难度:中等。
[解析]选C 可画出电场线,如下
沿电场线电势降落(最快),所以A点电势最高,A错误,B错误;
根据,电场强度是变量,可用图象面积表示,所以C正确;
两点电场强度大小相等,电势不相等,D错误,此项迷惑人。
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