- 电场:电流
- 共19537题
、空间有一匀强电场,电场方向与纸面平行.一带电量为-q的小球(重力不计),在恒定拉力F的作用下沿虚线以速度v0由M匀速运动到N,如图所示.已知力F和MN间夹角为θ,MN间距离为L,则:
(1)匀强电场的电场强度大小为多少?并画出过M点的等势线.
(2)MN两点的电势差为多少?
(3)当带电小球到达N点时,撤去外力F,小球能否回到过M点的等势面?若能,回到则此过程小球的动能变化量为多少?
MNFθ
正确答案
(1)根据平衡条件得,小球受到的电场力大小F电=F,方向与F方向相反.则电场强度大小为E==
.根据等势线与电场线垂直,画出等势线 如图实线如图所示.
(2)在匀强电场中,MN两点的电势差为U=Ed=Lcosθ
(3)小球到达N点后,水平向右,电场力方向斜向右下方,小球做类斜上抛运动,能回到过M点的等势面.
根据能量守恒定律得,小球的动能变化量得,Ek=FLcosθ.
答:
(1)匀强电场的电场强度大小为.过M点的等势线如图实线.
(2)MN两点的电势差为Lcosθ.
(3)当带电小球到达N点时,撤去外力F,小球能回到过M点的等势面,此过程小球的动能变化量为FLcosθ.
如图所示,在厚金属板M附近放置一个负点电荷Q,比较图中A、B、C三点的场强EA、EB、EC大小关系为______;电势ϕA、ϕB、ϕC高低关系为______.
正确答案
负点电荷Q放在金属板附近,金属板产生静电感应现象,当静电平衡时金属左侧感应出正电荷,右侧感应出负电荷,C点场强为零.a离负电荷Q最近,电场最强,所以EA、EB、EC大小关系为EA>EB>EC.整个金属板是一个等势体,表面是一个等势面,电场线从无穷远到金属板再到负电荷Q,所以φA<φB=φC.
故答案为:EA>EB>EC φA<φB=φC
如图所示,一条长为l的细线,上端固定,下端拴一质量为m的带电小球,将它置于一匀强电场中,电场强度大小为E,方向水平向右,已知细线离开竖直位置的偏角为ɵ时,小球处于平衡状态,则:
(1)小球带何种电荷?
(2)求出小球所带的电荷量.
正确答案
(1)根据平衡条件可知,小球受电场力方向与场强方向相同,则小球带正电
(2)由平衡条件得
Eq=mgtanθ
所以:q=
答:小球带正电,小球所带的电量为.
如图所示,在铅板A上有一个发射源C,可向各个方向射出速率v0=2.8×106m/s的电子,B为金属网,A、B连接在电路上,电源电动势E=20V,内阻不计,滑动变阻器范围为0~20Ω,A、B间距d=10cm,M为荧光屏(足够大),它紧挨着金属网外侧,已知电子的比荷=1.75×1011C/kg,现将图中滑动变阻器滑片置于Rap=5.6Ω,闭合开关后,求:
(1)A、B间场强大小;
(2)不同方向射出的电子到达荧光屏的时间不同,则电子到达荧光屏的最长时间和电子到达荧光屏范围的最大宽度是多少;
(3)调节R使粒子打在荧光屏上面积范围缩小为原来一半,此时调节Rap多大?
正确答案
(1)设滑动变阻器最大阻值为R0,
有U=E
A、B间场强E′==
E=56V/m
(2)平行板射出的电子,当初速度平行极板射出时,运动时间最长,此时电子在电场力作用下做类平抛运动,平行极板方向做匀速直线运动,垂直极板方向做匀加速直线运动,则有:
d=atm2=
E′e
m
tm2
解得:tm=×10-6s≈1.43×10-7s
平行极板方向做匀速直线运动,
所以荧光屏范围的最大宽度:dm=2v0tm=0.8m
(3)荧光屏范围面积为:
S=πr2=π(v0tm)2=•
所以S正比于
因为S′=S,有R′ap=2Rap=11.2Ω
答:(1)A、B间场强大小为56V/m;
(2)不同方向射出的电子到达荧光屏的时间不同,则电子到达荧光屏的最长时间和电子到达荧光屏范围的最大宽度是0.8m;
(3)调节R使粒子打在荧光屏上面积范围缩小为原来一半,此时调节Rap为11.2Ω;
相距为6cm的水平放置的两块平行金属板上,加上300V电压时,可使一个质量为2×10-8kg的带电油滴在两板间处于平衡状态,则
(1)油滴所受重力为多大?(2)两板间形成的电场的强度为多大?
(3)油滴所受的电场力为多大?(4)油滴的电荷量为多大?
正确答案
(1)油滴所受重力G=mg=2×10-8×10N=2×10-7N
(2)平行金属板上加上电压时,板间建立匀强电场,场强E==
V/m=5000V/m
(3)带电油滴在两板间处于平衡状态时,电场力与重力平衡,则电场力F=G=2×10-7N
(4)由E=得,q=
=4×10-11C
答:(1)油滴所受重力为2×10-7N.
(2)两板间形成的电场的强度为5000V/m.
(3)油滴所受的电场力为2×10-7N.
(4)油滴的电荷量为4×10-11C.
某区域的电场线分布如图所示.已知电荷量为+q的点电荷在a点受到的电场力大小为F,则a点的场强大小为______.将该点电荷放到b点时,受到的电场力大小为F′,则有F′______F(填“>”、“<”或“=”)
正确答案
根据电场强度的定义:E=.由图可知,b点的电场线密,所以b点的场强大于a点的场强,点电荷在b点受到的电场力也大于在a点的电场力.
故答案为:,>
在电场中A点的电场强度E=5×103N/C,电量q=6×10-9C的电荷在A点所受电场力多大;若移去电荷,A点的电场强度又为多少?
正确答案
由电场强度的定义式E=中 可得电荷在A点受到的电场力
F=Eq=3×10-3N
由于电场强度是由电场本身决定的物理量,
所以当移去电荷后,A点的电场强度不变,E=5×103N/C
故电场力为3×10-3N;电场强度为5×103N/C.
场源电荷Q=2×10-4C,是正点电荷,试探电荷q=-2×10-5C,是负电荷,它们相距r=2m,而分别静止在A、B两点,且都在真空中,如图所示.(已知k=9.0×109N•m2/C2)
求:(1)q受的电场力(即库仑力)的大小和方向;
(2)q所在的B点的场强EB的大小;
(3)将试探电荷拿去后B点的场强大小.
正确答案
(1)根据库仑定律得
q受的电场力的大小F==
=9N
q受的电场力的方向是由B指向A.
(2)根据电场强度的定义式E=得
E==
=4.5×105N/C
(3)将试探电荷拿去后B点的场强大小,B点场强大小和方向都不变.
答:(1)q受的电场力(即库仑力)的大小是9N,q受的电场力的方向是由B指向A.
(2)B点的场强EB的大小是4.5×105N/C
(3)将试探电荷拿去后B点的场强大小,B点场强大小和方向都不变.大小是4.5×105N/C,方向由A指向B.
在某电场中的A点放一试探电荷q1=3×10-4C,它受到的电场力F1=9×10-2N.请问:
(1)则A点的场强大小为多少?
(2)若将q2=8×10-4C的试探电荷放在A点处,它受到的电场力大小为多大?
(3)若在A点不放任何电荷则A点的场强为多少?
正确答案
(1)A点的场强大小为:E==
N/C=300N/C
(2)将q2=8×10-4C的试探电荷放在A点处,A点的场强不变,则由场强的定义式变形得该电荷所受的电场力大小为:
F=q2E=8×10-4×300N=0.24N
(3)电场强度反映了电场本身的性质,与试探电荷无关,则A点的场强仍为:E=300N/C
答:(1)A点的场强大小为300N/C.
(2)若将q2=8×10-4C的试探电荷放在A点处,它受到的电场力大小为0.24N.
(3)若在A点不放任何电荷,A点的场强为300N/C.
平行的带电金属板A、B间是匀强电场,如图所示,两板间距离是5cm,两板间的电压是60V.试问:
(1)两板间的电场强度是多大?
(2)电场中有P1和P2两点,P1点离A板0.5cm,P2点离B板也是0.5cm,P1和P2两点间的电势差为多大?
(3)若B板接地,P1和P2两点的电势各是多少伏?
正确答案
(1)根据公式E=代入数据得:
E=V/m=1200V/m.
(2)P1P2沿电场方向的距离为:
d12=5cm-(0.5+0.5)cm=4cm
根据公式U=Ed,有:
U12=Ed12=1200×4×10-2V=48V.
(3)由公式φ1-φB=Ed1B=1200×(4.5×10-2)V=54V得:
φ1=54V.
同理:φ2-φB=Ed2B=1200×0.5×10-2V=6V
得φ2=6V.
答:(1)两板间的电场强度是1200V/m;
(2)P1和P2两点间的电势差为48V;
(3)P1和P2两点的电势分别为54V、6V.
匀强电场的电场线与AC平行,把带电量为10-8C的负电荷从A点移到B点,静电力做功6X10-8J,AB长6cm,AB与AC成60°角,求
(1)匀强电场的场强方向
(2)设B处电势为1V,则A处电势为多少?电子在A点的电势能为多少?
(3)匀强电场的场强多大?
正确答案
(1)将负电荷从A移至B,静电力做正功,所以所受静电力方向由A至C,又因为是负电荷,场强方向与负电荷受静电力方向相反,所以场强方向应为C至A方向.
(2)由W=qU,得UAB==-6V
即UAB=φA-φB=-6V 故φA=-5V
电子在A点的电势能Ep=-eφA=5eV
(3)由B向AC作垂线交AC于D点,D与B在同一等势面上,
UDA=UBA=6V
沿场强方向A、D两点距离为
d=ABcos60°=0.03m
E==200V/m
答:
(1)匀强电场的场强方向为C至A方向.
(2)设B处电势为1V,A处电势为-5V,电子在A点的电势能为5eV.
(3)匀强电场的场强200V/m.
如图所示,在正点电荷Q的一条电场线上的A处,放一个电荷量大小为4.0×10-6C的正点电荷q1,q1受到的电场力F1=1.2×10-2N.求:
(1)A点处的电场强度EA的大小和方向如何?
(2)如果在A处换上另一个电荷量大小为3.0×10-6C的负点电荷q2,它所受到的电场力F2的大小和方向如何?
(3)若再A处不放电荷,则该处的电场强度多大?
正确答案
(1)由电场强度的定义式可得
A点处电场强度大小:EA==
=3×105N/C
电场强度的方向:从Q指向A点.
(2)负点电荷q2受到的电场力的大小F2=q2EA=3.0×10-6×3.0×105=0.9N
其方向:指向正点电荷Q向左
(3)若在A处不放电荷,该处的电场强度不变,仍为3×105N/C,
答:(1)A点处的电场强度的大小为3×105N/C,方向为从Q指向A点.
(2)负点电荷q2受到的电场力F2的大小为0.9N,方向为指向正点电荷Q向左.
(3)若再A处不放电荷,则该处的电场强度仍为3×105N/C.
电场中某点的电场强度是1×104N/C,一个电荷量为2×10-8的点电荷在该点受到的电场力F=______N,若将点电荷拿走,该处的场强为______N/C.
正确答案
根据电场力公式F=Eq得
F=2×10-4N,
电场强度的定义式E=,具有比值定义法的共性,定义出的电场强度E与F、q无关,
所以若将点电荷拿走,该处的场强为1×104N/C.
故答案为:2×10-4,1×104.
本题为选做题,考生只选择一题作答.
如图所示,条形磁铁位于线圈的轴线上,下列过程中,能使线圈中产生最大感应电动势的是
A.条形磁铁沿轴线缓慢插入线圈
B.条形磁铁沿轴线迅速插入线圈
C.条形磁铁在线圈中保持相对静止
D.条形磁铁沿轴线从线圈中缓慢拔出
23-2(本题供使用选修3-1教材的考生作答.请先用2B铅笔将答题卡上选择题“填涂说明”中的[2]涂黑,再答题.)
如图所示,在场强为E的匀强电场中,a、b两点间的距离为L,ab连线与电场方向的夹角为θ,则a、b两点间的电势差为
A.ELsinθ
B.ELcosθ
C.EL
D..
正确答案
(1)要使产生的电动势最大,由法拉第电磁感应定律可知,应使回路中的磁通量变化最快,故应将磁铁迅速插入线圈,故B正确,ACD错误;
(2)场强为E,则电动势U=Ed=ELcosθ;故B正确;
故答案为:(1)B;(2)B.
在真空中有两个点电荷A和B,QA=4×10-6C,QB=-4×10-6C,相距r=2m,如果在它们连线的中点再放点电荷C,QC=1×10-6C,求:
(1)电荷C受到的静电力的大小和方向.
(2)若让电荷B带上4×10-6C的正电,其他条件不变,则电荷C受到的静电力的大小和方向.
正确答案
(1)根据库仑定律得到
A对C的静电力大小:F1=k=9×109×
N=3.6×10-2N,方向从A指向C.
同理解得,B对C的静电力大小:F2=3.6×10-2N,从C方向指向B.所以电荷C受到的静电力的大小F=F1+F2=7.2×10-2N,从C方向指向B.
(2)让电荷B带上4×10-6C的正电,与A所带电荷量相等,电性相同,AB它们连线的中点的合场强为零,电荷C受到的静电力为零.
答:
(1)电荷C受到的静电力的大小是7.2×10-2N,从C方向指向B.
(2)若让电荷B带上4×10-6C的正电,其他条件不变,电荷C受到的静电力零.
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