7、 用30cm的细线将质量为4×10-3㎏的带电小球P悬挂在O点下,当空中有方向为水平向右,大小为1×104N/C的匀强电场时,小球偏转37°后处在静止状态。
(1)分析小球的带电性质
(2)求小球的带电量
(3)求细线的拉力
6、三个点电荷在彼此的库仑力作用下都处于静止,则 ( )
(A)它们必在同一直线上
(B)它们都是同种电荷
(C)每个电荷受到的库仑力的合力等于零
(D)它们不是同种电荷
5、下面关于电势和电势能的说法正确的是 ( )
(A)电荷在电场中电势越高的地方,具有的电势能也一定越大
(B)在负的点电荷的电场中的任一点,正电荷的电势能大于负电荷的电势能
(C)电势降低的方向,一定就是场强方向
(D)电势能是电场和电荷共有的能
4、一个电量为q的正点电荷,在电场中从a点移到b点,电场力对该点电荷做功W,那么,a、b两点之间的电势差应等于 ( )
(A)qW (B)q/W (C)W (D)W/q
3、一个电量为q的正点电荷,在各点场强大小和方向都相同的电场中,沿电场线方向运动的位移为d ,若电场强度大小为E,在此过程中电场力对点电荷做功等于 ( )
(A)Ed/q (B)qE/d (C)qd/E (D)qEd
2、图1是电场中某区域的电场线分布图,a、b是电场中的两点,这两点比较( )
(A)b点的电场强度较大
(B)a点的电场强度较大
(C)同一正点电荷放在a点所受的电场力比放在 b点时
受到的电场力大
(D)同一负点电荷放在a点所受的电场力比放在b点时
受到的电场力大
1、 在电场中P点放一个检验荷-q ,它所受的电场力为F,则关于P点电场强度EP
正确的说法是( )
(A)EP = F/q ,方向与F相同 (B)若取走-q ,P点的电场强度EP = 0
(C)若检验电荷为-2q ,则EP = F/2q (D)EP与检验电荷无关
23.(09安徽卷)(16分)如图所师,匀强电场方向沿轴的正方向,场强为。在点有一个静止的中性微粒,由于内部作用,某一时刻突然分裂成两个质量均为的带电微粒,其中电荷量为的微粒1沿轴负方向运动,经过一段时间到达点。不计重力和分裂后两微粒间的作用。试求
(1)分裂时两个微粒各自的速度;
(2)当微粒1到达(点时,电场力对微粒1做功的瞬间功率;
(3)当微粒1到达(点时,两微粒间的距离。
答案:(1),方向沿y正方向(2)(3)2
解析:(1)微粒1在y方向不受力,做匀速直线运动;在x方向由于受恒定的电场力,做匀加速直线运动。所以微粒1做的是类平抛运动。设微粒1分裂时的速度为v1,微粒2的速度为v2则有:在y方向上有 -
在x方向上有 -
根号外的负号表示沿y轴的负方向。
中性微粒分裂成两微粒时,遵守动量守恒定律,有
方向沿y正方向。
(2)设微粒1到达(0,-d)点时的速度为v,则电场力做功的瞬时功率为
其中由运动学公式
所以
(3)两微粒的运动具有对称性,如图所示,当微粒1到达(0,-d)点时发生的位移
则当当微粒1到达(0,-d)点时,两微粒间的距离为
例1、真空中两个同性的点电荷q1、q2 ,它们相距较近,保持静止。今释放q2 且q2只在q1的库仑力作用下运动,则q2在运动过程中受到的库仑力( )
(A)不断减小 (B)不断增加
(C)始终保持不变 (D)先增大后减小
例2、以下有关场强和电势的说法,哪些是正确的? ( )
(A)在正的点电荷的电场中,场强大的地方电势一定比场强小的地方高
(B)在正的点电荷的电场中,场强大的地方电势一定比场强小的地方低
(C)在负的点电荷的电场中,各点电势均为负值,距此负电荷越远处电势越低,无限远处电势最低
(D)在负的点电荷的电场中,各点电势均为负值,距此负电荷越远处电势越高,无限远处电势最高
例3、1 如图所示,两个带电小球A、B用长度为L=10cm的细丝线相连放在光滑绝缘水平面上保持静止。已知这时细丝线对B球的拉力大小F0=1.8×10-2N, A球的电荷量为, 求:⑴小球A所受的电场力F的大小。 ⑵小球B的电性和电荷量qB。(静电力常量k=9.0×109Nm2/C2)
例4、质量为m的带电小球带电量为+q,用绝缘细线悬挂在水平向左的匀强电场中,平衡时绝缘细线与竖直方向成30°角,重力加速度为g.求电场强度的大小.
例5、在电场中移动电荷量为8×10-8C的小球从A点运动到B点,电场力做功1.6×10-3J,求:求该两点间的电势差?该电荷的带电量为-2.5×10-8C,则电场力做多少功,做正功还是负功?
练习
18.(09安徽卷) 在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形的abcd,顶点a、c处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中
A. 先作匀加速运动,后作匀减速运动
B. 先从高电势到低电势,后从低电势到高电势
C. 电势能与机械能之和先增大,后减小
D. 电势能先减小,后增大
答案:D
解析:由于负电荷受到的电场力是变力,加速度是变化的。所以A错;由等量正电荷的电场分布知道,在两电荷连线的中垂线O点的电势最高,所以从b到a,电势是先增大后减小,故B错;由于只有电场力做功,所以只有电势能与动能的相互转化,故电势能与机械能的和守恒,C错;由b到O电场力做正功,电势能减小,由O到d电场力做负功,电势能增加,D对。
(09江苏理综卷)20.空间存在匀强电场,有一电荷量、质量的粒子从点以速率射入电场,运动到点时速率为。现有另一电荷量、质量的粒子以速率仍从点射入该电场,运动到点时速率为。若忽略重力的影响,则
A.在、、三点中,点电势最高
B.在、、三点中,点电势最高
C.间的电势差比间的电势差大
D.间的电势差比间的电势差小
答案AD
[解析]正电荷由O到A,动能变大,电场力做正功,电势能减小,电势也减小,O点电势较高;负电荷从O到B速度增大,电场力也做正功,电势能减小,电势升高,B点电势比O点高。所以B点最高,A对;
,故D对
(09江苏物理卷)8.空间某一静电场的电势在轴上分布如图所示,轴上两点B、C
点电场强度在方向上的分量分别是、,下列说法中正确的有
A.的大小大于的大小
B.的方向沿轴正方向
C.电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大
D.负电荷沿轴从移到的过程中,电场力先做正功,后做负功
AD [解析]本题的入手点在于如何判断和的大小,由图象可知在x轴上各点的电场强度在x方向的分量不相同,如果在x方向上取极小的一段,可以把此段看做是匀强磁场,用匀强磁场的处理方法思考,从而得到结论,此方法为微元法;需要对电场力的性质和能的性质由较为全面的理解。在B点和C点附近分别取很小的一段d,由图象,B点段对应的电势差大于C点段对应的电势差,看做匀强电场有,可见>,A项正确;同理可知O点场强最小,电荷在该点受到的电场力最小,C项错误;沿电场方向电势降低,在O点左侧,的方向沿x轴负方向,在O点右侧,的方向沿x轴正方向,所以B项错误,D项正确。
(09广东物理卷)6.如图3所示,在一个粗糙水平面上,彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。由静止释放后,两个物块向相反方向运动,并最终停止。在物块的运动过程中,下列表述正确的是
A.两个物块的电势能逐渐减少
B.物块受到的库仑力不做功
C.两个物块的机械能守恒
D. 物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力
[答案]A。
[解析]由于两电荷电性相同,则二者之间的作用力为斥力,因此在远离过程中,电场力做正功,则电势能逐渐减少,A正确;B错误;由于运动过程中,有重力以外的力电场力和摩擦力做功,故机械能不守恒,C错误;在远离过程中开始电场力大于摩擦力,后来电场力小于摩擦力。
(09江苏理综卷)23.(14分)如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压 ,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为 q,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ,若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则
(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少?
(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?
答案(1)
(2)时间为,停在处或距离B板为
[解析]本题考查电场中的动力学问题
(1)加电压后,B极板电势高于A板,小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为
小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为
故小物块运动的加速度为
设小物块与A板相碰时的速度为v1,由
解得
(2)小物块与A板相碰后以v1大小相等的速度反弹,因为电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变,小物块所受的合外力大小 为
加速度大小为
设小物块碰后到停止的时间为 t,注意到末速度为零,有
解得
设小物块碰后停止时距离为,注意到末速度为零,有
则 或距离B板为
18.(09宁夏卷)空间有一均匀强电场,在电场中建立如图所示的直角坐标系,M、N、P为电场中的三个点,M点的坐标,N点的坐标为,P点的坐标为。已知电场方向平行于直线MN,M点电势为0,N点电势为1V,则P点的电势为
A. B.
C. D.
答案D。
[解析]将立体图画成平面图,如图所示,可见P点沿电场线方向为MN的四等分线,故P点的电势为,D正确。
(09海南卷)5.一平行板电容器两极板间距为、极板面积为S,电容为,其中是常量。对此电容器充电后断开电源。当增加两板间距时,电容器极板间
A.电场强度不变,电势差变大
B.电场强度不变,电势差不变
C.电场强度减小,电势差不变
D.电场强度较小,电势差减小
(09海南卷)10.如图,两等量异号的点电荷相距为。M与两点电荷共线,N位于两点电荷连线的中垂线上,两点电荷连线中点到M和N的距离都为L,且。略去项的贡献,则两点电荷的合电场在M和N点的强度
A.大小之比为2,方向相反
B.大小之比为1,方向相反
C.大小均与成正比,方向相反
D.大小均与L的平方成反比,方向相互垂直
(09天津卷)5.如图所示,带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置,M、N为板间同一电场线上的两点,一带电粒子(不计重力)以速度vM经过M点在电场线上向下运动,且未与下板接触,一段时间后,粒子以速度vN折回N点。则
A.粒子受电场力的方向一定由M指向N
B.粒子在M点的速度一定比在N点的大
C.粒子在M点的电势能一定比在N点的大
D.电场中M点的电势一定高于N点的电势
B[解析]由于带电粒子未与下板接触,可知粒子向下做的是减速运动,故电场力向上,A错;粒子由M到N电场力做负功电势能增加,动能减少,速度增加,故B对C错;由于粒子和两极板所带电荷的电性未知,故不能判断M、N点电势的高低,C错。
(09福建卷)15.如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离
A.带点油滴将沿竖直方向向上运动
B.P点的电势将降低
C.带点油滴的电势将减少
D.若电容器的电容减小,则极板带电量将增大
答案B
[解析]电容器两端电压U不变,由公式,场强变小,电场力变小,带点油滴将沿竖直方向向下运动,A错; P到下极板距离d不变,而强场E减小,由公式U=Ed知P与正极板的电势差变小,又因为下极板电势不变,所以P点的电势变小,B对;由于电场力向上,而电场方向向下,可以推断油滴带负电,又P点的电势降低,所以油滴的电势能增大,C错;图中电容器两端电压U不变,电容C减小时由公式Q=CU,带电量减小,D错。
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