- 电场:电流
- 共19537题
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.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,试问:
(1)两板间的场强是多大?
(2)P1和P2两点间的电势差为多大?
(3)将一电子从P1点移动到P2点,静电力做多少功?
正确答案
解:(1)根据公式E=代入数据得:
E= V/m=1 200 V/m.
(2)P1P2沿电场方向的距离为:
d12=5 cm-(0.5+0.5)cm=4 cm
根据公式U=Ed,有:
U12=Ed12=1 200×4×10-2V=48 V
(3)电子从P1点移动到P2点,静电力做功为:
W=q
答:(1)两板间的场强是1200V/m
(2)P1和P2两点间的电势差为48V
(3)将一电子从P1点移动到P2点,静电力做功为-7.68×10-18J
解析
解:(1)根据公式E=代入数据得:
E= V/m=1 200 V/m.
(2)P1P2沿电场方向的距离为:
d12=5 cm-(0.5+0.5)cm=4 cm
根据公式U=Ed,有:
U12=Ed12=1 200×4×10-2V=48 V
(3)电子从P1点移动到P2点,静电力做功为:
W=q
答:(1)两板间的场强是1200V/m
(2)P1和P2两点间的电势差为48V
(3)将一电子从P1点移动到P2点,静电力做功为-7.68×10-18J
一检验电荷q=+4×10-9 C,在电场中P点受到的电场力F=6×10-7 N.求:
(1)P点的场强大小;
(2)将检验电荷移走后,P点的场强大小;
(3)放一电荷量为q=1.2×10-6 C的电荷在P点,受到的电场力F′是多大?
正确答案
解:①P点的场强大小为:E==
=150N/C
②场强是描述电场本身性质的物理量,与检验电荷无关,所以场强还是150N/C.
③F′=q′E=1.2×10-6×150N=1.8×10-4N
答:①P点的电场强度大小150N/C;
②将检验电荷移走后,P点的电场强度大小150N/C;
③将另一个检验电荷q‘=3×10-7C放在P点受到的电场力1.8×10-4N.
解析
解:①P点的场强大小为:E==
=150N/C
②场强是描述电场本身性质的物理量,与检验电荷无关,所以场强还是150N/C.
③F′=q′E=1.2×10-6×150N=1.8×10-4N
答:①P点的电场强度大小150N/C;
②将检验电荷移走后,P点的电场强度大小150N/C;
③将另一个检验电荷q‘=3×10-7C放在P点受到的电场力1.8×10-4N.
如图所示,光滑绝缘竖直细杆与以正电荷Q为圆心的圆周交于B,C两点.一质量为m,电荷量为-q的空心小球从杆上A点从静止开始下落.设AB=BC=h,小球滑到B点时速度为
,求:
(1)小球滑至C点的速度;
(2)A,C两点的电势差.
正确答案
解:根据动能定理得
小球从B运动到C的过程:mgh=m
-
m
得到vC==
小球从A运动到C的过程:2mgh-qUAC=m
代入解得
UAC=-
答:(1)小球滑到C点时速度的大小是,
(2)AC两点间的电势差UAC=-.
解析
解:根据动能定理得
小球从B运动到C的过程:mgh=m
-
m
得到vC==
小球从A运动到C的过程:2mgh-qUAC=m
代入解得
UAC=-
答:(1)小球滑到C点时速度的大小是,
(2)AC两点间的电势差UAC=-.
光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定,杆上套有一带正电的小球,质量为m,带电荷量为q.为使小球静止在杆上,可加一匀强电场.所加电场的场强满足什么条件时,小球可在杆上保持静止( )
正确答案
解析
解:
A、若电场方向垂直于杆斜向上,小球受到的电场力方向也垂直于杆斜向上,在垂直于杆的方向小球受力能平衡,而在平行于杆方向,重力有沿杆向下的分力,没有力与之平衡,则小球将向下滑动,不能保持静止.故A错误;
B、若电场方向竖直向上,此时球受两个力,竖直向上的电场力和竖直向下的重力,根据二力平衡可知,Eq=mg,故E=.故B正确;
C、如电场方向垂直杆斜向下,在垂直于杆的方向上,小球受力能平衡,而在平行于杆方向,小球的重力和电场力沿杆有向下的分力,不能平衡,小球将沿杆向下滑动.故C错误;
D、若电场方向向右,此时受三个力,重力、电场力和支持力.重力和电场力垂直于杆方向的分力的合力和支持力等值反向,重力和电场力沿杆子方向的分力大小相等方向相反,有mgsinθ=Eqcosθ,故E=,故D错误.
故选:B.
对于真空中电量为Q的静止点电荷而言,当选取离点电荷无穷远处的电势为零时,离点电荷距离为r处电势为φ=
(k为静电力常量).如图所示,一质量为m、电量为q可视为点电荷的带正电小球用绝缘丝线悬挂在天花板上,在小球正下方的绝缘底座上固定一半径为R的金属球,金属球接地,两球球心间距离为d(d>>R).由于静电感应,金属球上分布的感应电荷的电量为q′.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、金属球上感应电荷在球面上(包括内部)产生的电势为:φ1=;
q在O点的电势为:;
由于O点的电势为零,故:φ1+φ2=0;
联立解得:q′=-q;故A正确,B错误;
CD、绝缘丝线中对小球的拉力大小为:F=mg+F=mg+;故C正确,D错误;
故选:AC
两个分别带有2.0×10-8C的等量异种电荷,相距6cm,求在两个电荷连线中点处场强的大小和方向.
正确答案
解:其中一个点电荷在电荷连线中点处产生的场强大小:
E=k=9×109×
=2×105N/C,方向均由正电荷指向负电荷
合场强大小:E合=2E=4×105N/C,方向由正电荷指向负电荷.
答:在两个电荷连线中点处场强的大小是4×105N/C,方向由正电荷指向负电荷.
解析
解:其中一个点电荷在电荷连线中点处产生的场强大小:
E=k=9×109×
=2×105N/C,方向均由正电荷指向负电荷
合场强大小:E合=2E=4×105N/C,方向由正电荷指向负电荷.
答:在两个电荷连线中点处场强的大小是4×105N/C,方向由正电荷指向负电荷.
如图所示,一质量为m的小滑块沿半椭圆绝缘轨道运动,不计一切摩擦.小滑块由静止从轨道的右端释放,由于机械能守恒,小滑块将恰能到达轨道的左端,此过程所经历的时间为t,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、物体在下滑过程中产生加速度,使其下滑和上滑,产生的加速度与质量无关,故将滑块的质量变为2m,则滑块从右端到左端的时间不变,故A错误;
B、若将此椭圆的长轴和短轴都变为原来的2倍,在整个运动过程中产生的加速度与原来相同,但是运动的路程增大,故所需时间增大,故B错误;
C、若让滑块带上正电,并将整个装置放在竖直向下的电场中,产生的加速度比原来变大,而路程没变,故所需时间变短,故C错误;
D、若让滑块带上正电,并将整个装置放在垂直纸面向里的水平磁场中,洛伦兹力不做功,不会影响下滑和上滑的加速度,故则小滑块仍能到达左端,且时间不变,当返回过程中,当洛伦兹力大于重力时,会脱离轨道,故D正确;
故选:D
如图所示,绝缘粗糙斜面倾角为θ,斜面下方O点处有一正点电荷,电荷量为Q,带负电的小物体电荷量为q,以初速度v1从M点沿斜面上滑,到达N点时速度为零,然后下滑回到M点,已知OM=ON,MN=L,小物体在滑动过程中电荷量保持不变,静电力常数为k,求:
(1)小物体在滑动过程中受到的库伦力的最大值;
(2)小物体下滑回到M点的速度大小.
正确答案
解:(1)当小物体离正电荷的距离最小时,库仑力最大.小物体离正点电荷最小距离为 r=Ltanθ
库仑力最大值为 Fmax=k=
(2)在上滑和下滑过程中,摩擦力对小物体做功相等,两个过程中电场力做功为零,则由动能定理分别有:
上滑有:-mgLsinθ-Wf=0-
下滑有:mgLsinθ-Wf=
联立解得 v2=
答:
(1)小物体在滑动过程中受到的库伦力的最大值是;
(2)小物体下滑回到M点的速度大小是.
解析
解:(1)当小物体离正电荷的距离最小时,库仑力最大.小物体离正点电荷最小距离为 r=Ltanθ
库仑力最大值为 Fmax=k=
(2)在上滑和下滑过程中,摩擦力对小物体做功相等,两个过程中电场力做功为零,则由动能定理分别有:
上滑有:-mgLsinθ-Wf=0-
下滑有:mgLsinθ-Wf=
联立解得 v2=
答:
(1)小物体在滑动过程中受到的库伦力的最大值是;
(2)小物体下滑回到M点的速度大小是.
如图所示,两平行金属板A、B相距10mm,M点离A板4mm,N点离B板2mm,电源电压是4V,若B板接地,则( )
正确答案
解析
解:AB、两平行金属板间电场为匀强电场,由匀强电场场强计算式得:E=
求E==4×102V/m,则M、N两点的场强均为4×102V/m.故A错误,B正确.
C、B板接地,电势为零,M点的电势等于M点到B极板的电势差,则由φM=UMB=EdBM=4×102×6×10-3=2.4V,故C错误;
D、M、N两点间的电势差 UMN=EdMN=400×4×10-3=1.6V,故D正确;
故选:BD.
如果把电量为1.0×10-8C的负电荷,从无穷远移至电场中的A点,需要克服电场力做功1.8×10-4J,从A点又移到B点电场力做功1.2×10-4J,求:
(1)A、B两点的电势差UAB;
(2)以A点电势为零,该电荷在B点的电势能EPB;
(3)以无穷远处电势为零,B点的电势.
正确答案
解:(1)A、B两点的电势差
(2)该电荷从B点移到A点电场力做的功 WBA=-WAB
以A点电势为零,该电荷在B点的电势能
(3)将电荷从无穷远移到B点电场力做的功
无穷远和B点的电势差
B点和无穷远的电势差
以无穷远处电势为零,B点的电势为
答:(1)A、B两点的电势差为-1.2×104V
(2)以A点电势为零,该电荷在B点的电势能为-1.2×10-4J
(3)以无穷远处电势为零,B点的电势为-6×103V
解析
解:(1)A、B两点的电势差
(2)该电荷从B点移到A点电场力做的功 WBA=-WAB
以A点电势为零,该电荷在B点的电势能
(3)将电荷从无穷远移到B点电场力做的功
无穷远和B点的电势差
B点和无穷远的电势差
以无穷远处电势为零,B点的电势为
答:(1)A、B两点的电势差为-1.2×104V
(2)以A点电势为零,该电荷在B点的电势能为-1.2×10-4J
(3)以无穷远处电势为零,B点的电势为-6×103V
(2015秋•郴州期末)如图所示,在一点电荷Q(未画出)所形成的电场中有A、B两点,A点的场强大小为EA=1.5×102N/C,B点的场强大小为EB=4.5×102N/C,A、B两点的场强方向如图所示,则( )
正确答案
解析
解:A、由图知,电场线可会聚,则知点电荷Q为负电荷.故A错误.
B、已知EA=1.5×102N/C,EB=4.5×102N/C,则得EA:EB=1:3,由点电荷场强公式E=k得rA:rB=
:1,故B错误.
C、A离负点电荷Q较远,根据顺着电场线方向电势逐渐降低,可知A点的电势比B点的电势高.故C正确.
D、将一正检验电荷由A点移到B点,电势降低,电场力做正功,电势能减小.故D错误.
故选:C
如图所示,A、B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,BC=20cm,把一个电荷q=10-5C的正电荷从A移到B时,电场力做功为零;从B移到C电场力做功为-1.73×10-3J,则A、B两点的电势差UAB=______V,电势φA______(填“高于”、“等于”或“低于”)φB;B、C两点的电势差UBC=______V,电势φB______(填“高于”、“等于”或“低于”)φC,该匀强电场的场强大小为______V/m,方向为______.
正确答案
0
等于
-173
低于
1000
垂直于AB向上
解析
解:1、电荷从A移到B时,电场力做功为零,根据WAB=qUAB
得UAB=0
因为UAB=φA-φB,所以φA=φB
2、根据WBC=qUBC
得
因为φB-φC=UBC<0,所以φB<φC.
3、由题,q=10-5 C的正电荷从A移到B,电场力做功为零,则A与B电势相等,AB连线是一条等势线.
BC间电势差为UBC=-173V
则该匀强电场的场强大小:E==
,
电场线垂直于等势面,即垂直于AB,沿电场线电势降低,由于B点电势低于C点电势,故电场线垂直于AB向上.
故答案为:0;等于;-173;低于;1000;垂直于AB向上.
如图所示,A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点,A、B、C三点电势分别为3.0V、4.0V、5.0V,正六边形所在平面与电场线平行.下列说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、连接AC,AC中点电势为4V,与B电势相等,则EB连线必为一条等势线,由正六边形对称性,CD∥EB,而匀强电场的等势面平行,则CD直线也是一条等势线.故A正确.
B、BA间的电势差为UBA=1V,又UBA=EdABcos30°,得场强E=,故B错误.
C、由几何知识得知,CA⊥EB,EB是等势线,则CA连线必为一条电场线,而且电场强度的方向由C指向A.故C正确.
D、由上得知,E的电势为4V,D点与C点的电势相等为5V,则电子从E点移到D点,电场力做正功,而且为WED=qUED=q(φE-φD)=-1.6×10-19×(5-4)J=1.6×10-19J,电势能将减小1.6×10-19J.故D正确.
本题选择错误的,故选B
如图所示,在场强大小为E的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点.把小球拉到使细线水平的位置A,然后将小球由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平成θ=60°的位置B时速度为零.以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:(1)类比单摆,根据对称性可知,小球处在弧线中点位置时切线方向合力为零,此时细线与水平方向夹角恰为30°,根据三角函数关系可得:qEsin30°=mgcos30°,化简可知Eq=mg,选项A错误、B正确;
(2)小球到达B点时速度为零,向心力为零,则沿细线方向合力为零,此时对小球受力分析可知:T=qEcos60°+mgsin60°,故细线拉力T=mg,选项C正确、D错误.
故选BC.
(2016春•邯郸校级月考)如图所示,在竖直平面内有一匀强电场,其方向与水平方向成α=30°斜向上,在电场中有一质量为m,电量为q的带点小球,用长为L的不可伸长的绝缘细线挂于O点,当小球静止于M点时,细线恰好水平.现用外力将小球拉到最低点P,然后无初速度释放,则以下判断正确的有( )
正确答案
解析
解:A、当小球静止于M点时,细线恰好水平,说明重力和电场力的合力方向水平向右,小球从P到M过程中,线拉力不做功,只有电场力和小球重力做功,它们的合力也是恒力,方向水平向右,所以小球到最右边时,速度最大,而不是零,A错误;
B、小球受到的电场力为F=,从P到M电场力做功为W=F(Lsin30°+Lcos30°)=
,故电势能增加为
,故B错误
C、电场力与重力合力为mgtan60°=mg,这个方向上位移为L,所以做功为
mgL,C错误;
D、细线突然断裂时,速度方向竖直向上,合外力水平向右,做匀变速曲线运动,D正确;
故选:D
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