- 电场:电流
- 共19537题
如图所示,d处固定有负点电荷Q,一个带电质点只在电场力作用下运动,射入此区域时的轨迹为图中曲线abc,a、b、c、d恰好是一正方形的四个顶点,则有( )
正确答案
解析
解:A、根据点电荷的电场线的特点,Q与ac距离相等,小于b,故b点的电势最高,a、c两点的电势相等,即φa=φc<φb.故A错误;
B、根据轨迹弯曲方向判断出粒子之间存在引力,它与固定在O点的电荷是异种电荷,故质点带正电荷,质点从a到b,电势升高,电势能就增加;从b到c电势能减小,质点在b点的电势能最大,则动能最小.故B正确;
C、质点在a、b、c三点时的加速度大小要根据库仑定律求出库仑力.由图可知,ra=rc=rb,
代人库仑定律:F=k,可得:
=
=
由牛顿第二定律:=
=
,所以质点在a、b、c三点处的加速度大小之比为2:1:2;故C正确.
D、若将d处的点电荷改为+Q,质点受到斥力,轨迹不可能沿曲线abc,故D错误.
故选:BC
将一个10-6C的负电荷从电场中A点移到B点,克服电场力做功2×10-6J.从C点移到D点,电场力做功8×10-6J,若已知B点比C点电势低3V,则UAD=______V.
正确答案
-9
解析
解:据电势差的定义式U=
得:UAB==
=2V
UCD==-8V
据电势差与电势的关系:即φA-φB=2V…①
φC-φD=-8V…②
据题意可知:φC-φB=3V…③
所以:UAD=φA-φD…④
联立①②③④解得:UAD=-9V
故答案为:-9V
如图所示,绝缘的光滑水平桌面高为h=1.25m、长为s=2m,桌面上方有一个水平向左的匀强电场.一个质量为m=2×10-3kg、带电量为q=+5.0×10-8C的小物体自桌面的左端A点以初速度vA=6m/s向右滑行,离开桌子边缘B后,落在水平地面上C点.C点与B点的水平距离x=1m,不计空气阻力,取g=10m/s2.
(1)小物体离开桌子边缘B后经过多长时间落地?
(2)匀强电场E多大?
(3)为使小物体离开桌面边缘B后水平距离加倍,即x′=2x,某同学认为应使小物体带电量减半,你同意他的想法吗?试通过计算验证你的结论.
正确答案
解:(1)设小物体离开桌子边缘B点后经过时间t落地,则
h=
得t==0.5s
(2)设小物体离开桌子边缘B点时的速度为vB,
则vB==2m/s
根据动能定理,有
-qES=-
解得E=3.2×105N/C
(3)不同意.
要使水平射程加倍,必须使B点水平速度加倍,即
v′B=2vB=4m/s
根据动能定理,有
-qES=
-
解得=4
m/s≠vA
所以说该同学认为应使小物体的小物体带电量减半的想法是错误的.
解析
解:(1)设小物体离开桌子边缘B点后经过时间t落地,则
h=
得t==0.5s
(2)设小物体离开桌子边缘B点时的速度为vB,
则vB==2m/s
根据动能定理,有
-qES=-
解得E=3.2×105N/C
(3)不同意.
要使水平射程加倍,必须使B点水平速度加倍,即
v′B=2vB=4m/s
根据动能定理,有
-qES=
-
解得=4
m/s≠vA
所以说该同学认为应使小物体的小物体带电量减半的想法是错误的.
如图所示,质量分别为mA和mB的A、B两小球带有同种电荷,电荷量分别为qA和qB,用绝缘细线悬挂在天花板上.平衡时,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为θ1和θ2(θ1>θ2),细线对A、B两球的拉力大小分别为T1和T2,两球所受到的库仑力大小分别为F1和F2则( )
正确答案
解析
解:对A球受力分析,如图.
根据共点力平衡和几何关系得:
F1=mAgtanθ1,T1=
同理,对B球可得 F2=mBgtanθ2,T2=
根据牛顿第三定律知:F1一定等于F2.
因为θ1>θ2,tanθ1>tanθ2,由上可得:mA一定小于mB.
由F=k知,qA不一定小于qB.
θ1>θ2,cosθ1<cosθ2,mA<mB.由上可得T1不一定大于T2.故A正确,BCD错误.
故选:A.
如图所示,绝缘轻杆长L=0.9m,两端固定着带等量异种电荷的小球A、B,A带正电,B带负电,电荷量均为q=6.0×10-6C,质量分别为mA=0.4kg、mB=0.8kg.轻杆可绕过O点的光滑水平轴转动,BO=2AO.整个装置处在水平向右的匀强电场中,电场强度E=5×105N/C.不计一切阻力,取g=10m/s2,一根竖直细线系于杆上OA中点D使杆保持水平,则细线对杆的拉力大小为______N.细线烧断后,小球B的速度最大时杆与竖直方向夹角为______.
正确答案
24
37°
解析
解:根据有固定转动轴物体的平衡条件,有:
mAg+T
=mBg•
可得细线的拉力为:
T=(4mB-2mA)g=(4×0.8-2×0.4)×10N=24N
故细线对杆的拉力大小为24N
当力矩的代数和为零时,B球的速度达到最大,设此时杆与竖直方向夹角为θ,则有:
mBg Lsinθ=mAg•
sinθ+qE•
cosθ+qE•
cosθ
所以有:tanθ==
故θ=37°
故答案为:24,37°.
如果把带电量为q=1.0×10-8C的点电荷从无穷远移至电场中的 A点,需克服电场力做功W=1.2×10-4J,若将该电荷有A点移动到B点电场力做功6×10-5试求:
(1)q在A点的电势能和在A点的电势(取无穷远处电势为零).
(2)AB两点之间的电势差UAB?
正确答案
解:(1)依题,正电荷从无限远处移至电场中的A点,克服电场力做功W=1.2×10-4J,其电势能增加1.2×10-4J,而电荷在无限远电势能为零,
则q在A点的电势能:Ep=W=1.2×10-4J
A点的电势为:φ==
=1.2×104V
(2)将该电荷有A点移动到B点电场力做功6×10-5,故:
=6000V
答:(1)q在A点的电势能为1.2×10-4J,在A点的电势为1.2×104V.
(2)AB两点之间的电势差UAB为6000V.
解析
解:(1)依题,正电荷从无限远处移至电场中的A点,克服电场力做功W=1.2×10-4J,其电势能增加1.2×10-4J,而电荷在无限远电势能为零,
则q在A点的电势能:Ep=W=1.2×10-4J
A点的电势为:φ==
=1.2×104V
(2)将该电荷有A点移动到B点电场力做功6×10-5,故:
=6000V
答:(1)q在A点的电势能为1.2×10-4J,在A点的电势为1.2×104V.
(2)AB两点之间的电势差UAB为6000V.
把带电量q=2×10-8C的正点电荷,从无限远处移到电场中的A点,要克服电场力做功8×10-6J;若把该点电荷从无限远处移到电场中的B点,要克服电场力做功2×10-6J.
求(1)A点的电势;
(2)A、B两点的电势差;
(3)若把2×10-5C的负电荷由A点移到B点,电场力所做的功?
正确答案
解:(1)无穷远处某点O的电势为零,根据电场力做功与电势能变化的关系公式WAB=EpA-EpB,有WOA=EpO-EpA
无穷远处电势能为零,即EpO=0
故EpA=-WOA=8×10-6J
根据电势的定义式
得V;
(2)把该电荷从无限远处的O点移到电场中B点,需克服电场力做功2×10-6J,取无限远处电势为零,根据电场力做功与电势能变化的关系公式WAB=EpA-EpB,有
WOB=EpO-EpB
无穷远处电势能为零,即EpO=0
故EpB=-WOB=2×10-6J
根据电势的定义式
得V
故A、B间的电势差为
UAB=φA-φB=400V-100V=300V;
(3)若把2×10-5C的负电荷由A点移到B点,电场力所做的功:J
答:(1)A点的电势为400V;
(2)A、B两点的电势差为300V.
(3)若把2×10-5C的负电荷由A点移到B点,电场力所做的功是-6×10-3J.
解析
解:(1)无穷远处某点O的电势为零,根据电场力做功与电势能变化的关系公式WAB=EpA-EpB,有WOA=EpO-EpA
无穷远处电势能为零,即EpO=0
故EpA=-WOA=8×10-6J
根据电势的定义式
得V;
(2)把该电荷从无限远处的O点移到电场中B点,需克服电场力做功2×10-6J,取无限远处电势为零,根据电场力做功与电势能变化的关系公式WAB=EpA-EpB,有
WOB=EpO-EpB
无穷远处电势能为零,即EpO=0
故EpB=-WOB=2×10-6J
根据电势的定义式
得V
故A、B间的电势差为
UAB=φA-φB=400V-100V=300V;
(3)若把2×10-5C的负电荷由A点移到B点,电场力所做的功:J
答:(1)A点的电势为400V;
(2)A、B两点的电势差为300V.
(3)若把2×10-5C的负电荷由A点移到B点,电场力所做的功是-6×10-3J.
如图甲所示,在一个点电荷Q形成的电场中,Ox坐标轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为5.0m和8.0m,放在A,B两点的试探电荷受到的电场力的大小及方向跟试探电荷所带电荷量及电性关系如图乙中的直线a,b所示,求:
(1)A、B两点的电场强度的大小和方向.
(2)判断点电荷Q的电性;
(3)点电荷Q的位置坐标.
正确答案
解:(1)由图可得A点电场强度的大小为:
EA==
=40N/C.
因A点的试探电荷带正电,而受力指向x轴的正方向,故A点场强的方向沿x轴的正方向.由图可得B点电场强度的大小为:
EB==
=2.5N/C.
因B点的试探电荷带负电,而受力指向x轴的负方向,故B点场强的方向沿x轴的正方向.
(2)因A点的正电荷受力指向x轴的正方向,而B点的负电荷受力指向x轴的负方向,因此点电荷Q带正电.
(3)设点电荷Q的坐标为x,则有:
EA=k,
EB=k
由上可得:EA=40N/C,
则有:=
解得:x=4m.
答:(1)A点的电场强度的大小为40N/C,方向沿x轴正方向;B点的电场强度的大小为2.5N/C,方向沿x轴正方向.
(2)点电荷Q带正电,
(3)位置坐标4m.
解析
解:(1)由图可得A点电场强度的大小为:
EA==
=40N/C.
因A点的试探电荷带正电,而受力指向x轴的正方向,故A点场强的方向沿x轴的正方向.由图可得B点电场强度的大小为:
EB==
=2.5N/C.
因B点的试探电荷带负电,而受力指向x轴的负方向,故B点场强的方向沿x轴的正方向.
(2)因A点的正电荷受力指向x轴的正方向,而B点的负电荷受力指向x轴的负方向,因此点电荷Q带正电.
(3)设点电荷Q的坐标为x,则有:
EA=k,
EB=k
由上可得:EA=40N/C,
则有:=
解得:x=4m.
答:(1)A点的电场强度的大小为40N/C,方向沿x轴正方向;B点的电场强度的大小为2.5N/C,方向沿x轴正方向.
(2)点电荷Q带正电,
(3)位置坐标4m.
(2015秋•怀柔区期末)如图所示的一簇曲线表示一电场线(未标明方向),把一带电量为2×10-8C的正点电荷从A移到B时,电场力做功6×10-4J,且在B点受到的电场力为4×10-6N.
求:(1)B点的电场强度.
(2)该电荷从A点移到B点电势能改变了多少?
(3)请在图中标出电场线的方向.
正确答案
解:(1)B点的电场强度大小为:E==
=200N/C;
(2)正点电荷从A移到B时,电场力做功6×10-4J,则该电荷的电势能减少了6×10-4J.
(3)正电荷从A到B的过程,电场力做正功,是从高电势移动移动到低电势处,即A点的电势高于B点,电场线的方向向右,如图.
答:
(1)B点的电场强度是200N/C.
(2)该电荷从A点移到B点电势能减少了6×10-4J.
(3)如图所示.
解析
解:(1)B点的电场强度大小为:E==
=200N/C;
(2)正点电荷从A移到B时,电场力做功6×10-4J,则该电荷的电势能减少了6×10-4J.
(3)正电荷从A到B的过程,电场力做正功,是从高电势移动移动到低电势处,即A点的电势高于B点,电场线的方向向右,如图.
答:
(1)B点的电场强度是200N/C.
(2)该电荷从A点移到B点电势能减少了6×10-4J.
(3)如图所示.
将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做了3×10-5 J的功,
(1)则A、B间的电势差为多少?
(2)再将电荷从B移到C,电场力做了1.2×10-5J的功,则B、C间的电势差为多少?
正确答案
解:(1)A、B间的电势差.
(2)B、C间的电势差.
答:(1)则A、B间的电势差为5V;
(2)B、C间的电势差为-2V.
解析
解:(1)A、B间的电势差.
(2)B、C间的电势差.
答:(1)则A、B间的电势差为5V;
(2)B、C间的电势差为-2V.
已知如图,a、b、c、d四点在同一直线上b、c两点间的距离等于c、d两点间的距离.在a点固定放置一个带电量为+Q点电荷.将另一个电荷量为+q的点电荷从a、b 间的某一点由静止释放,它通过b、d两点时的动能依次为20eV和100eV,则它通过c点时的动能一定______60eV(填大于、等于或小于).
正确答案
大于
解析
解:由于a点固定放置一个带电量为+Q点电荷,故Ubc>Ucd;
对bc过程,根据动能定理,有:qUbc=Ekc-Ekb;
对cd过程,根据动能定理,有:qUcd=Ekd-Ekc;
联立解得:
Ekc>=
=60eV
故答案为:大于.
空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示,x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx,下列说法中正确的有( )
正确答案
解析
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EBx>ECx,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,EBx的方向沿x轴负方向,在O点右侧,ECx的方向沿x轴正方向,所以B项错误,D项正确.
故选AD.
如图所示,在倾角θ=37°的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场,场强E=4.0×103N/C,在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板.质量m=0.20kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下,滑到斜面底端以与挡板相碰前的速率返回.已知斜面的高度h=0.24m,滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.30,滑块带电荷q=-5.0×10-4C,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.求:
(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小;
(2)滑块在斜面上运动的总路程s和系统产生的热量Q.
正确答案
解:(1)滑块沿斜面滑下的过程中,受到的滑动摩擦力
f=μ(mg+qE)cos37°=0.96N
设到达斜面底端时的速度为v,根据动能定理得
(mg+qE)h-
解得 v=2.4m/s.
(2)滑块最终将静止在斜面底端.因此重力势能和电势能的减少等于克服摩擦力做的功,(mg+qE)h=fs
解得滑块在斜面上运动的总路程:s=1 m
Q=fs=0.96 J
答:(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小为2.4m/s;
(2)滑块在斜面上运动的总路程s为1m,系统产生的热量Q为0.96J
解析
解:(1)滑块沿斜面滑下的过程中,受到的滑动摩擦力
f=μ(mg+qE)cos37°=0.96N
设到达斜面底端时的速度为v,根据动能定理得
(mg+qE)h-
解得 v=2.4m/s.
(2)滑块最终将静止在斜面底端.因此重力势能和电势能的减少等于克服摩擦力做的功,(mg+qE)h=fs
解得滑块在斜面上运动的总路程:s=1 m
Q=fs=0.96 J
答:(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小为2.4m/s;
(2)滑块在斜面上运动的总路程s为1m,系统产生的热量Q为0.96J
如图所示,a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道,取无穷远电子的电势能为零,电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能分别为-13.6eV、-3.4eV、-1.51eV,由于某种因素(如加热或光照)的影响,电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动,则:
(1)φa=______,φb______,φc=______.
(2)Uab=______,Ubc=______.
正确答案
13.6V
3.4V
1.51V
10.2V
1.89V
解析
解:(1)a、b、c三点的电势大小分别为
φa==
=13.6V
φb==
=3.4V
φc==
=1.51V
(2)a、b间电势差的大小 Uab=φa-φb=10.2V
b、c间电势差的大小 Ubc=φb-φc=1.89V
故答案为:(1)13.6V,3.4V,1.51V;
(2)10.2V,1.89V.
如图所示,将一个1.0×10-8C的电荷从A点移到B点,电场力做功是2.4×10-6J.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电场线的疏密反映场强的大小,所以该电荷在B点所受的电场力比在A点所受的电场力小,故A错误
B、电荷从A点移到B点,电场力做功是2.4×10-6J,电场力做正功,电势能减小,该电荷在B点所具有的电势能比在A点所具有的电势能小,故B错误
C、沿着电场线方向电势降低,A点电势高于B点电势,故C错误
D、根据电势差的定义可知:UAB==240V,故D正确
故选D.
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