- 电场:电流
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如图所示,已知A、B两带电小球相距3cm,QA=1.0×10-10C,两球均用细绝缘线悬挂在水平方向匀强电场中保持静止,悬线呈竖直方向,则匀强电场的电场强度大小为________ N/C,方向________.
正确答案
1000 , 向左
以B球为研究对象,受到A的库伦力与匀强电场的电场力大小相等方向相反,由库仑定律可知1000N/C,库仑力方向向右,匀强电场的电场力水平向左,场强水平向左
若将一个电量为2.0×10-10C的正电荷,从零电势点移到电场中M点要克服电场力做功8.0×10-9J,则M点的电势是 V;若再将该电荷从M点移到电场中的N点,电场力做功1.8×10-8J,则M、N两点间的电势差UMN = V。
正确答案
40 V ; 90 V
试题分析:由电场力做功与电势能的关系得到,
,得到
,
;由
得到
.
点评:本题学生要熟练掌握电场力做功与电势能的关系式,电场力做功的公式,能用公式进行相关的计算。
如图所示,真空中A、B、C、D四点共线且等间距,只在A点放一电量+Q的点电荷时,B点的场强为E,若再将等量异种电荷-Q放在D点,则B点场强变为 。
正确答案
试题分析:设相邻两点间距为d,则+Q在B点场强大小为,方向向右,-Q在B点场强大小为
,方向也向右,所以B点的合场强为
,方向向右
点评:本题难度较小,对于点电荷的场强根据公式求解,明确场强为矢量,需要判断各分场强的方向,根据平行四边形求合场强
在竖直向下、电场强度为E的匀强电场中,一个质量为m的带点液滴,沿着水平方向做直线运动,则该液滴带 电,电荷量大小为 。
正确答案
负 mg/E
带电液滴在水平方向做直线运动,说明其竖直方向上合力为零,即,因为电场方向竖直向下,而电场力方向竖直向上,所以液滴带负电,电荷量大小为
如图所示,匀强电场中有A、B、C三点构成等边三角形,边长均为4 cm,将一带电荷量q=1.0×10-10 C的正电荷(不计重力),从A点移到C点,电场力做功为-×10-9 J,若把同一电荷从A点移到B点,电场力做功也为-
×10-9 J,那么该电场的场强是 。
正确答案
试题分析:从A移动到B点和从A移动到C点,两种情况下,电场力做功相同,所以BC两点是等式点,将AB投影到电场线上可得AB两点沿电场线的距离为,所以根据公式
可得:
,根据公式
两式联立可得
点评:此类型题是一种非常容易出错的题目,最容易在正负号上面出错,再一个在使用公式时,公式中的d表示沿电场线方向的距离
如图所示,在点电荷Q形成的电场中有A、B、C三点,若Q为正电荷,将正电荷放在________
点时电势能最大,将负电荷放在________点时电势能最小。
正确答案
A A
试题分析:由于,正电荷在电势高的地方电势能大,故正电荷在A处电势能大,负电荷在A处电势能小。
点评:容易题。比较电势能大小的方法:(1)根据电场力做功比较,电场力做正功,电势能减小,电势力做负功,电势能增加,与电荷正负无关。(2)电场线法:正电荷顺着电场线的方向移动,电势能减小,负电荷顺着电场线的方向移动,电势能增大。(3)利用电势高低进行判断:正电荷在高电势处电势能大,负电荷在低电势处电势能大。
如图所示,倾角为,长度为L的光滑绝缘斜面上,一个带正电荷的小物体质量为m,带电量为q,置于斜面顶端。当沿水平向右加一个如图所示的匀强电场时,木块恰好静止在斜面上。从某时开始,匀强电场的电场强度突然减小为原来的1/2,并保持下去.
求(1)原来的电场强度;
(2)带电物体滑到斜面底端时速率。(已知重力加速度为g,)
正确答案
解:(1)受力分析图,如图所示
——1分
——1分
——2分
(2)当电场强度减为一半时,根据动能定理,得
——2分
——2分
略
电量为2×10-6C的点电荷放入电场中A点,受到作用力为4×10-4N,方向向右,则A点的场强为______,方向______.
正确答案
A点的场强大小是:E==
N/C=200N/C;
根据该试探电荷带正电,则A点的场强方向与电场力方向相同,向右;
故答案为:200N/C,向右.
为研究静电除尘,有人设计了一个盒状容器,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,它的上下底面是面积A=0.04m2的金属板,间距L=0.05m,当连接到U=2500V的高压电源正负两极时,能在两金属板间产生一个匀强电场,如图所示,现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,每立方米有烟尘颗粒N=
1.0×1013个,假设这些颗粒都处于静止状态,每个颗粒带电量为q=+1.0×10-17C,质量为m=2.0
×10-15kg,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受重力。求合上电键后:
(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附?
(2)除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功?
(3)经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大?
正确答案
(1)0.02s
(2)2.5×10-4 J
(3)0.014s
(1)当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时,烟尘就被全部吸附烟尘颗粒受到的电场力
F=qU/L ① ② ∴
③
(2) =2.5×10-4(J) ④
(3)设烟尘颗粒下落距离为x ⑤
当时 EK达最大,
⑥
如下图所示,一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上,右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷,点电荷到金属球的最近距离为2r。由于静电感应而在金属球上出现了感应电荷,则球的左侧带 电,球心处的场强为 ,感应电荷在球心处产生的场强大小为 ,方向 。
正确答案
正 ,0,,水平向右
由于静电感应现象可知左侧感应出同种电荷,右侧感应出异种电荷。所以左侧带正电。当达到静电平衡后,球心处的合场强为零,即电荷Q和球面上感应电荷在球心O处产生的场强大小相等,方向相反.点电荷Q在球心处产生的场强E=,方向水平向左,则球面上感应电荷在球心O处的场强大小E′=E=
,方向水平向右.
故答案为:正 ,0,,水平向右
(8分)将电量q1=+1.0×10-8C的点电荷,在A点时所受电场力大小是2.0×10-5N。将它从零电势O点处移到电场中A点时,需克服电场力做功2.0×10-6J.求:
(1)A点处的电场强度的大小.
(2)电势差UAO.
(3)若将q1换成q2=-2.0×10-8C的点电荷,求q2从O点移动到A点过程中q2所受电场力所做的功.
正确答案
(1) 2000N/C(2)200V(3)4×10-6J
试题分析:(1) (2分)
(2) (3分)
(3) (3分)
点评:充分理解公式F=qE和W=qU是求解本题的关键,在计算过程中要注意W和U的下角标以及字母的正负号,本题难度较小,直接代入公式即可
如图所示,一个带电量为的油滴,从O点以速度
射入匀强电场中,
的方向与电场方向成
角.已知油滴的质量为
,测得油滴到达运动轨迹的最高点时,它的速度大小又为
.求:
(1)最高点的位置可能在O点上方的哪一侧?
(2)最高点处(设为N)与O点的电势差U
(3)电场强度E
正确答案
(1)左上方(2)(3)
(1)因油滴到达最高点时速度大小为,方向水平,对O→N过程用动能定理有
(2分)
所以电场力一定做正功,油滴带负电,则最高位置一定在O点的左上方 (2分)
(2)由(1)的分析可知 ( 1分 )
在竖直方向上油滴做初速为的竖直上抛运动,则有
(1分)
即 (2分)
(3)油滴由O→N的运动时间 (2分)
则在水平方向上移动的位移为 (2分)
即 (2分)
如图所示,一矩形绝缘木板放在光滑水平面上,另一质量为m、带电量为q的小物块沿木板上表面以某一初速度从A端沿水平方向滑入,木板周围空间存在足够大、方向竖直向下的匀强电场.已知物块与木板间有摩擦,物块沿木板运动到B端恰好相对静止.若将匀强电场的方向改为竖直向上,大小不变,且物块仍以原初速度沿木板上表面从A端滑入,结果物块运动到木板中点时相对静止.求:
⑴物块所带电荷的性质.
⑵匀强电场场强的大小
正确答案
(1)带负电 (2)E =
⑴电场方向改为竖直向上后,物块相对木板运动的位移变小,说明摩擦力变大,它们之间的压力变大了,物块所受的电场力向下,所以物块带负电.
⑵设匀强电场的场强大小为E,木板质量为M、长度为L,物块的初速度为v0,物块和木板共同速度为v.
当电场方向向下时:
由物块在竖直方向受力平衡得:N1+qE = mg
由物块与木板组成的系统动量守恒得:mv0 = (M + m)v
由系统能量守恒得:μN1L = mv02- (m+M)v2
当电场方向向上时:
由物块在竖直方向受力平衡得: qE+mg = N2
由物块与木板组成的系统动量守恒得:mv0 = (M + m)v
由系统能量守恒得:μN2•L =mv02- (m+M)v2
解得:E =
如图7所示,在匀强电场中,一质量为m,带电量q的小球(看成质点)被长为L的细线吊起,当球静止时,细线与竖直方向的夹角为θ,则
(1).判断小球带电的电性。
(2).计算电场场强的大小。
正确答案
(1)小球带正电 (2)
(1)由受力分析可知:小球带正电 ①
(2)因小球静止,由受力平衡可得:
F = mgtanθ ②
又因为:F="qE " ③
mgtanθ="qE " ④(
电场场强的大小E= ⑤
如图所示,水平安放的A、B两平行板相距h,上板A带正电,现有质量m,带电量为+q的小球,在B板下方距离H处,以初速v0竖直向上从B板小孔进入板间电场,欲使小球刚好能到A板,则A、B间电势差UAB="__________________"
正确答案
〔mv0 2 –2mg(h+H)〕/2q
由动能定理可知克服重力做功与克服电场力做功之和等于动能的减小量,,UAB=〔mv0 2 –2mg(h+H)〕/2q
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