- 电场:电流
- 共19537题
如图所示,已知平行板电容器两极板间距离d=4毫米,充电后两极电势差为UAB=120伏(上板带正电荷).若它的电容为3微法,且P到A板距离为1毫米.(取地面为零势面)求:
(1)每一板带电量;
(2)两板间的电场强度.
(3)一个电子从B板出发到A板获得的动能;
(4)一个电子在P点具有的电势能.
正确答案
解:(1)由,
得:Q=C•U=3×10-6×120=4.8×10-4C
(2)由匀强电场场强公式
方向由A指向B
(3)由动能定理:
一个电子从B板出发到A板获得的动能EK=eU=120eV
(4)由B板带负电荷,P点的电势为
此时电子在改点的电势能EP=-eφ=-90eV
答:(1)每一板带电量为4.8×10-4C
(2)两板间的电场强度为3×105N/C.
(3)一个电子从B板出发到A板获得的动能为120eV
(4)一个电子在P点具有的电势能为-90eV
解析
解:(1)由,
得:Q=C•U=3×10-6×120=4.8×10-4C
(2)由匀强电场场强公式
方向由A指向B
(3)由动能定理:
一个电子从B板出发到A板获得的动能EK=eU=120eV
(4)由B板带负电荷,P点的电势为
此时电子在改点的电势能EP=-eφ=-90eV
答:(1)每一板带电量为4.8×10-4C
(2)两板间的电场强度为3×105N/C.
(3)一个电子从B板出发到A板获得的动能为120eV
(4)一个电子在P点具有的电势能为-90eV
(2015秋•成都校级月考)如图所示,光滑绝缘,半径为R的半圆形轨道,固定在竖直面内,B、C的连线是水平直径.现有一带正电的小球(可视为质点)从B点正下方的A点以初速度v0=4
向上抛出,A、B两点间距离为4R.从小球进入半圆形轨道的B点开始,整个空间中突然加上一个匀强电场,电场力在竖直方向上的分力大小与重力大小相等.小球沿轨道内侧运动,从C处脱离半圆形轨道后,其运动轨迹经过A点.在A点的右下方有一足够大的绝缘板D,D垂直于竖直面,且与水平面的夹角为450.设小球运动过程中带电量没有改变,重力加速度为g,求:
(1)小球到达B点的速度大小?
(2)小球经过C处时对轨道的压力?
(3)小球回到A点的同时,再对小球施加一个恒力F.若施加恒力后,保持板垂直于竖直面且与水平面的夹角不变,在A点右下方任意改变板的位置,小球都能垂直打在板上,求出所有满足条件的恒力?
正确答案
解:(1)从A到B,由动能定理:
(2)从B到C,由动能定理:
从C到A:
4R=vct
解得:Fx=mg
在C点,由牛顿第二定律:
解得:N=3mg
又由牛顿第三定律得:小球在C点对轨道的压力为:N‘=3mg
(3)小球再次到A的水平分速度:
α=450
沿速度和垂直于速度建立x'和y'轴,设恒力F与y'负半轴的夹角为β,且顺时针为正.-450≤β<900
答:(1)小球到达B点的速度大小为
(2)小球经过C处时对轨道的压力3mg
(3)满足条件的恒力为,-450≤β<900
解析
解:(1)从A到B,由动能定理:
(2)从B到C,由动能定理:
从C到A:
4R=vct
解得:Fx=mg
在C点,由牛顿第二定律:
解得:N=3mg
又由牛顿第三定律得:小球在C点对轨道的压力为:N‘=3mg
(3)小球再次到A的水平分速度:
α=450
沿速度和垂直于速度建立x'和y'轴,设恒力F与y'负半轴的夹角为β,且顺时针为正.-450≤β<900
答:(1)小球到达B点的速度大小为
(2)小球经过C处时对轨道的压力3mg
(3)满足条件的恒力为,-450≤β<900
(2015秋•邢台期末)如图所示,在绝缘的水平桌面上,相隔4L的A、B两点固定有两个电荷量均为Q的正点电荷,M、O、N三点将连线分为四等份.一质量为m、电荷量为q的带正电小物块(可视为点电荷)从M点以初速度v0沿连线向B点运动,它第一次运动到O点时的速度为2v0,继续运动到N点时的速度刚好为零.已知静电力常量为k,小物块与水平桌面间的动摩擦因数恒定.求:
(1)N点的电场强度大小EN;
(2)M、O两点间的电势差UM0.
正确答案
解:(1)由点电荷电场强度公式和电场叠加原理可得:
(2)从M到0点过程中,根据动能定理得:
从0到N的过程中:
由等量同种点电荷的等势线的分布可知,UMO=-UON
联立可得:
答:(1)a点的电场强度.
(2)M、O两点间的电势差是.
解析
解:(1)由点电荷电场强度公式和电场叠加原理可得:
(2)从M到0点过程中,根据动能定理得:
从0到N的过程中:
由等量同种点电荷的等势线的分布可知,UMO=-UON
联立可得:
答:(1)a点的电场强度.
(2)M、O两点间的电势差是.
如图所示,在匀强电场中,有相互平行且间隔相等的5个等势面A、B、C、D、E,其中等势面B的电势为零,一正电荷在只受电场力作用的情况下,以垂直等势面A的初速度自A射入,且初动能为20J,到达等势面E时动能为零,则该电荷在电势能为5J处的动能是( )
正确答案
解析
解:由动能定理可知,由A到E过程中,电场力做功为W=0-20=-20J;
由于每两个等势面间的电势差相等,故每两点间电场力做功为W0==-5J;
故电荷到达B时,动能为20-5=15J;
由于整个过程中只有电场力做功;故动能和电势能的总量不变,一直为15J;故当电势能为5J时,动能为:15-5=10J;
故选:C.
如图,足够大的光滑绝缘水平面上有三个点电荷M、O、N,电荷O恰能保持静止,电荷M、N均围绕电荷O做匀速圆周运动.已知电荷M、N与电荷O的距离分别为L1、L2.(不计万有引力作用)下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、根据0恰能保持静止可得:=
则
且对O的力同为引力,则电性相同.则A错误,B正确
C、D、做匀速圆周运动,根据M受到的合力提供向心力,:-
=m1
同理对于N,:-
=m2
可得,则C错误,则比荷之比为(
)3 故D正确
故选:BD
电子束焊接机中的电子枪如图所示,K为阴极,A为阳极,A上有一小孔.阴极发射的电子在阴极和阳极间的电场作用下聚集成一细束,以极高的速率穿过阳极板上的小孔.射到被焊接的金属上,使两块金属熔化而焊接在一起.已知φA-φK=2.5×104V,并设电子从阴极发射时的初速度为零.求:
(1)电子到达被焊接的金属时具有的动能(用电子伏表示).
(2)电子射到金属上时的速率.
正确答案
解:(1)由动能定理得:eUAK=EK-0,
解得:EK=e×2.5×104V=2.5×104eV;
(2)电子的动能:EK=mv2,
电子速率:v==
≈9.4×107m/s;
答:(1)电子到达被焊接的金属时具有的动能为:2.5×104eV.
(2)电子射到金属上时的速率为:9.4×107m/s.
解析
解:(1)由动能定理得:eUAK=EK-0,
解得:EK=e×2.5×104V=2.5×104eV;
(2)电子的动能:EK=mv2,
电子速率:v==
≈9.4×107m/s;
答:(1)电子到达被焊接的金属时具有的动能为:2.5×104eV.
(2)电子射到金属上时的速率为:9.4×107m/s.
(2015秋•深圳校级期中)在电场强度、电势、电势能、电场力共4个物理量中,哪些与检验电荷无关、仅由电场本身决定( )
正确答案
解析
解:电场强度和电势φ=
分别从力和能量的角度来描述电场的,均是采用比值定义法定义的,它们的大小均与电量无关,由电场本身决定的,与检验电荷无关,而电势能EP=qφ和电场力F=qE均与电荷有关,故BCD错误,A正确.
故选:A
如图,在点电荷Q形成的电场中有A、B、C三点,BC是以Q为圆心的一段圆弧.AB两点的电势差为10v,正点电荷q沿A→B→C移动,则( )
正确答案
解析
解:A、根据AB两点的电势差为10v,可知电场方向沿AB,可知Q为负电荷,故A错误;
B、BC为等势面,故沿BC运动时电场力不做功;
C、根据点电荷的电场强度公式,可知两点的电场强度大小相等,故C正确
D、根据AB两点的电势差为10v,且q为正电荷,故在A点时具有的电势能比在B点时的大,而BC 电势相等,故D正确
故选:CD
(2015秋•周口期末)如图所示,一个系在丝线下端的带正电、可视为点电荷的小球B,静止在图示位置.若固定的带正电、可视为点电荷的小球A的电量为Q,B球的质量为m,电量为q,丝线偏向角为θ,A和B在同一水平线上,整个装置处在真空中.
(1)小球B所在位置的电场强度的大小为多少?方向如何?
(2)A、B两球之间的距离为多少?
正确答案
解:(1)取B球为研究对象,受到重力mg、电场力qE和绳中拉力T的作用.
根据平衡条件可知qE=mgtanθ,
解得,
方向:水平向右.
(2)根据库仑定律可知:,
将(1)式中
带入可得.
答:(1)小球B所在位置的电场强度的大小为得,方向水平向右.
(2)A、B两球之间的距离为得.
解析
解:(1)取B球为研究对象,受到重力mg、电场力qE和绳中拉力T的作用.
根据平衡条件可知qE=mgtanθ,
解得,
方向:水平向右.
(2)根据库仑定律可知:,
将(1)式中
带入可得.
答:(1)小球B所在位置的电场强度的大小为得,方向水平向右.
(2)A、B两球之间的距离为得.
如图所示,在电场强度为E的匀强电场中,一个电荷量为q的正点电荷,沿电场线方向从A点运动到B点,A、B两点间的距离为d.在此过程中电场力对电荷做的功等于( )
正确答案
解析
解:电场力的大小F=qE,则电场力做功W=qEd.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
如图所示,质量为m=0.3kg的小球,带电量为q=-
×10-3C,用绝缘细线悬挂于水平方向匀强电场中.小球静止时,细线与竖直方向成θ=30°角,求小球所处匀强电场的场强大小及方向.(g=10m/s2)
正确答案
解:小球受到重力、电场力和绳子的拉力,受力如图
qE=mgtan30°
E==1000N/C
方向水平向左
答:匀强电场的场强大小为1000N/C,方向水平向左.
解析
解:小球受到重力、电场力和绳子的拉力,受力如图
qE=mgtan30°
E==1000N/C
方向水平向左
答:匀强电场的场强大小为1000N/C,方向水平向左.
两个正点电荷Q1=+Q和Q2=+4Q分别固定在光滑绝缘水平面上的A、B两点,A、B两点相距L,且A、B两点正好位于水平光滑绝缘半圆细管两个端点的出口处,
如图所示.
(1)在A、B连线上,由A点到B点,电势如何变化?
(2)将一正检验电荷置于A、B连线上靠近A处由静止释放,求它在A、B连线上运动的过程中能达到最大速度的位置离A点的距离;
(3)若把另一正检验电荷放于绝缘管内靠近A点处由静止释放,试确定它在管内运动过程中速度为最大值时的位置P,即求出图中PA和AB连线的夹角θ.
正确答案
解:(1)AB的连线上电场方向先向右再向左,则电势先减再增.
(2)设在AB连线上运动过程中能达到最大速度的位置离A点的距离为x,正电荷在A、B连线上速度最大处应该是电荷所受合力为零,
即:k=k
解得:x=L
(3)若点电荷在p点处受到的受到的库仑力的合力沿op的方向,则它在p点处速度最大,
即此时满足:tanθ==
=
解得:θ=arctan.
答:(1)在A、B连线上,由A点到B点,电势先减小后增加.
(2)在A、B连线上运动的过程中能达到最大速度的位置离A点的距离为L
(3)图中PA和AB连线的夹角θ.则θ为arctan.
解析
解:(1)AB的连线上电场方向先向右再向左,则电势先减再增.
(2)设在AB连线上运动过程中能达到最大速度的位置离A点的距离为x,正电荷在A、B连线上速度最大处应该是电荷所受合力为零,
即:k=k
解得:x=L
(3)若点电荷在p点处受到的受到的库仑力的合力沿op的方向,则它在p点处速度最大,
即此时满足:tanθ==
=
解得:θ=arctan.
答:(1)在A、B连线上,由A点到B点,电势先减小后增加.
(2)在A、B连线上运动的过程中能达到最大速度的位置离A点的距离为L
(3)图中PA和AB连线的夹角θ.则θ为arctan.
如图所示,一竖直固定且光滑绝缘的直圆筒底部放置一可视为点电荷的场源电荷A,已知带电量Q=+4×10-3 C的场源电荷A形成的电场中各点的电势表达式为φ=k
,其中k为静电力恒量,r为空间某点到A的距离.现有一个质量为m=0.1kg的带正电的小球B,它与A球间的距离为a=0.4m,此时小球B处于平衡状态,且小球B在场源电荷A形成的电场中具有的电势能表达式为ɛ=k
,其中r为q与Q之间的距离.另一质量也为m的不带电绝缘小球C从距离B的上方H=0.8m处自由下落,落在小球B上立刻与小球B粘在一起以2m/s向下运动,它们到达最低点后又向上运动,向上运动到达的最高点为P(已知k=9×109 N•m2/C2),求:
(1)小球C与小球B碰撞前的速度大小v0为多少?
(2)小球B的带电量q为多少?
(3)P点与小球A之间的距离为多大?
(4)当小球B和C一起向下运动与场源电荷A距离多远时,其速度最大?速度的最大值为多少?
正确答案
解:(1)小球C自由下落H距离的速度v0==4 m/s
小球C与小球B发生碰撞,由动量守恒定律得:mv0=2mv1,
所以v1=2 m/s
(2)小球B在碰撞前处于平衡状态,
对B球进行受力分析知:,
代入数据得:
(3)C和B向下运动到最低点后又向上运动到P点,运动过程中系统能量守恒,
设P与A之间的距离为x,
由能量守恒得:
代入数据得:x=(0.4+) m(或x=0.683 m)
(4)当C和B向下运动的速度最大时,与A之间的距离为y,
对C和B整体进行受力分析有:,
代入数据有:y=m(或y=0.283 m)
由能量守恒得:
代入数据得:(或vm=2.16 m/s)
答:(1)小球C与小球B碰撞后的速度为2 m/s
(2)小球B的带电量q为C
(3)P点与小球A之间的距离为(0.4+) m
(4)当小球B和C一起向下运动与场源A距离是m,速度最大.其速度最大是
m/s
解析
解:(1)小球C自由下落H距离的速度v0==4 m/s
小球C与小球B发生碰撞,由动量守恒定律得:mv0=2mv1,
所以v1=2 m/s
(2)小球B在碰撞前处于平衡状态,
对B球进行受力分析知:,
代入数据得:
(3)C和B向下运动到最低点后又向上运动到P点,运动过程中系统能量守恒,
设P与A之间的距离为x,
由能量守恒得:
代入数据得:x=(0.4+) m(或x=0.683 m)
(4)当C和B向下运动的速度最大时,与A之间的距离为y,
对C和B整体进行受力分析有:,
代入数据有:y=m(或y=0.283 m)
由能量守恒得:
代入数据得:(或vm=2.16 m/s)
答:(1)小球C与小球B碰撞后的速度为2 m/s
(2)小球B的带电量q为C
(3)P点与小球A之间的距离为(0.4+) m
(4)当小球B和C一起向下运动与场源A距离是m,速度最大.其速度最大是
m/s
把电荷量为q=5×10-6C的点电荷从A点移动到B点,静电力做功WAB=1×10-4J,则有关粒子从A到B电势能变化及AB间电势差正确的是( )
正确答案
解析
解:据题,点电荷从A点移动到B点,静电力做正功,则粒子的电势能减少.AB间电势差
UAB==
V=20V
故选:B.
匀强电场中有M、N、P三点,连成一个直角三角形,MN=4cm,MP=5cm,如图所示,把一个电量为-2×10-9C的检验电荷从M点移到N点,电场力做功8×10-9J,从M点移到P点电场力做功也是8×10-9J.则匀强电场的方向______,电场强度大小为______N/C.
正确答案
由N指向M
100
解析
解:根据电场力做功的公式得:UMN==
V=-4V,而从M移到P时,电场力做功也为8×10-9J,所以UMP=-4V,所以N、P两点为等势点,且N点的电势大于M点的电势,即场强方向由N指向M;有:E=
=
=100N/C.
故答案为:由N指向M,100.
扫码查看完整答案与解析