- 电场:电流
- 共19537题
(2015秋•泗县校级月考)在一匀强电场区域中,有A、B、C、D四点恰好位于一平行四边形的四个顶点上,如图所示,O点为平行四边形两条对角线的交点,已知:φA=-4V,φB=6V,φC=8V,则D、O两点电势φD的为______,φO的为______.
正确答案
解:在匀强电场中,由U=Ed知,沿任意方向每前进相同的距离电势变化相等,故:
φA-φD=φB-φC.则 φD=φA-φB+φC=-4-6+8=-2V
φO==
V=2V
故答案为:-2V,2V.
解析
解:在匀强电场中,由U=Ed知,沿任意方向每前进相同的距离电势变化相等,故:
φA-φD=φB-φC.则 φD=φA-φB+φC=-4-6+8=-2V
φO==
V=2V
故答案为:-2V,2V.
带电量为+3×10-6C的粒子先后经过电场中的A、B两点,克服电场力做功6×10-4J,已知B点电势为50V,求:
(l)A、B间两点间的电势差是UAB;
(2)A点的电势φA;
(3)电势能的变化△EP ;
(4)把电量为-3×10-6C的电荷放在A点的电势能EPA.
正确答案
解:(1)粒子经过电场中的A、B两点,克服电场力做功6×10-4J,则电场力对粒子做功为 WAB=-6×10-4J;
A、B间两点间的电势差是UAB==
V=-200V.
(2)根据UAB=φA-φB;由题意φB=50V,得A点的电势φA=-150V.
(3)粒子克服电场力做功6×10-4J,电势能的变化△EP=6×10-4J.
(4)把电量为-3×10-6C的电荷放在A点的电势能EPA=q′φA=-3×10-6×(-150)J=4.5×10-4J.
答:
(1)A、B间两点间的电势差是UAB为-200V;
(2)A点的电势φA为-150V;
(3)电势能的变化△EP 为6×10-4J;
(4)把电量为-3×10-6C的电荷放在A点的电势能EPA是4.5×10-4J.
解析
解:(1)粒子经过电场中的A、B两点,克服电场力做功6×10-4J,则电场力对粒子做功为 WAB=-6×10-4J;
A、B间两点间的电势差是UAB==
V=-200V.
(2)根据UAB=φA-φB;由题意φB=50V,得A点的电势φA=-150V.
(3)粒子克服电场力做功6×10-4J,电势能的变化△EP=6×10-4J.
(4)把电量为-3×10-6C的电荷放在A点的电势能EPA=q′φA=-3×10-6×(-150)J=4.5×10-4J.
答:
(1)A、B间两点间的电势差是UAB为-200V;
(2)A点的电势φA为-150V;
(3)电势能的变化△EP 为6×10-4J;
(4)把电量为-3×10-6C的电荷放在A点的电势能EPA是4.5×10-4J.
如图所示,可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°、长L=2m的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=
,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,三物块的质量分别为mA=0.80kg、mB=0.64kg、mC=0.50kg,其中A不带电,B、C的带电量分别为qB=+4.0×10-5C、qC=+2.0×10-5C且保持不变,开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用.如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为0,则相距为r时,两点电荷具有的电势能可表示为Ep=k
.现给A施加一平行于斜面向上的拉力F,使A在斜面上作加速度a=1.5m/s2的匀加速直线运动,经过时间t0,拉力F变为恒力,当A运动到斜面顶端时撤去拉力F.已知静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,g=10m/s2.求:
(1)未施加拉力F时物块B、C间的距离;
(2)t0时间内A上滑的距离及库仑力做的功;
(3)拉力F对A物块做的总功.
正确答案
解:(1)A、B、C处于静止状态时,设B、C间距离为L1,则C对B的库仑斥力:
以A、B为研究对象,根据力的平衡 F0=(mA+mB)gsin30°
联立解得 L1=1.0m
(2)给A施加力F后,A、B沿斜面向上做匀加速直线运动,C对B的库仑斥力逐渐减小,A、B之间的弹力也逐渐减小.经过时间t0,B、C间距离设为L2,A、B两者间弹力减小到零,此后两者分离,力F变为恒力.则t0时刻C对B的库仑斥力为: ①
以B为研究对象,由牛顿第二定律有:F0-mBgsin30°-μmBgcos30°=mBa ②
联立①②解得 L2=1.2m
则t0时间内A上滑的距离△L=L2+L1=0.2m
设t0时间内库仑力做的功为W0,由功能关系有
代入数据解得 W0=1.2J ③
(3)设在t0时间内,末速度为v1,力F对A物块做的功为W1,由动能定理有
④
而 Wf=-μ(mA+mB)g•△Lcos30°,WG=-(mA+mB)g△Lsin30°⑤
⑥
由③~⑦式解得 W1=1.05J ⑦
经过时间t0后,A、B分离,力F变为恒力,对A由牛顿第二定律有
F-mAgsin30°-μmAgcos30°=mAa ⑧
力F对A物块做的功 W2=F•(L-L2) ⑨
由⑧⑨式代入数据得 W2=5 J
则力F对A物块做的功:W=W1+W2=6.05J
答:(1)未施加拉力F时物块B、C间的距离1.0m;
(2)t0时间内A上滑的距离及库仑力做的功1.2J;
(3)拉力F对A物块做的总功是6.05J.
解析
解:(1)A、B、C处于静止状态时,设B、C间距离为L1,则C对B的库仑斥力:
以A、B为研究对象,根据力的平衡 F0=(mA+mB)gsin30°
联立解得 L1=1.0m
(2)给A施加力F后,A、B沿斜面向上做匀加速直线运动,C对B的库仑斥力逐渐减小,A、B之间的弹力也逐渐减小.经过时间t0,B、C间距离设为L2,A、B两者间弹力减小到零,此后两者分离,力F变为恒力.则t0时刻C对B的库仑斥力为: ①
以B为研究对象,由牛顿第二定律有:F0-mBgsin30°-μmBgcos30°=mBa ②
联立①②解得 L2=1.2m
则t0时间内A上滑的距离△L=L2+L1=0.2m
设t0时间内库仑力做的功为W0,由功能关系有
代入数据解得 W0=1.2J ③
(3)设在t0时间内,末速度为v1,力F对A物块做的功为W1,由动能定理有
④
而 Wf=-μ(mA+mB)g•△Lcos30°,WG=-(mA+mB)g△Lsin30°⑤
⑥
由③~⑦式解得 W1=1.05J ⑦
经过时间t0后,A、B分离,力F变为恒力,对A由牛顿第二定律有
F-mAgsin30°-μmAgcos30°=mAa ⑧
力F对A物块做的功 W2=F•(L-L2) ⑨
由⑧⑨式代入数据得 W2=5 J
则力F对A物块做的功:W=W1+W2=6.05J
答:(1)未施加拉力F时物块B、C间的距离1.0m;
(2)t0时间内A上滑的距离及库仑力做的功1.2J;
(3)拉力F对A物块做的总功是6.05J.
如图所示,质量分别为mA和mB的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面,细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2(θ1>θ2).则( )
正确答案
解析
解:A、对小球A受力分析,受重力、静电力、拉力,如图
根据平衡条件,有:,故
,
同理,有:,A对B的库仑力和B对A的库仑力相等,由于θ1>θ2,则mA一定小于mB.
两球间的库仑力是作用力与反作用力,一定相等,与两个球带电量是否相等无关,无法比较电量的大小,故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
电场中将带电量为q=2×10-6C电荷从A移到B点,克服电场力做功1.2×10-5J,再从B移到C点,电场力做功2×10-5 J,求
(1)A到B过程中电荷电势能的增加量.
(2)AC两点间的电势差UAC是多少?
(3)规定B点为电势零点,则电荷在C点的电势能是多少?.
正确答案
解:(1)由电场力做功等于电势能的减小量,则有:
因从A移到B点,克服电场力做功1.2×10-5J,所以电荷电势能的增加1.2×10-5J
(2)根据公式U=,则有UAC=
=
=4V
(3)同理,可知,
由UBC=∅B-∅C,得∅C=-10V
再由公式E=q∅,则有电荷在B点的电势能是-2×10-5 J
答:(1)A到B过程中电荷电势能的增加量1.2×10-5J.
(2)AC两点间的电势差UAC是4V;
(3)规定B点为电势零点,则电荷在C点的电势能是-2×10-5 J.
解析
解:(1)由电场力做功等于电势能的减小量,则有:
因从A移到B点,克服电场力做功1.2×10-5J,所以电荷电势能的增加1.2×10-5J
(2)根据公式U=,则有UAC=
=
=4V
(3)同理,可知,
由UBC=∅B-∅C,得∅C=-10V
再由公式E=q∅,则有电荷在B点的电势能是-2×10-5 J
答:(1)A到B过程中电荷电势能的增加量1.2×10-5J.
(2)AC两点间的电势差UAC是4V;
(3)规定B点为电势零点,则电荷在C点的电势能是-2×10-5 J.
如图所示,一个电量为+Q的点电荷甲,固定在绝缘水平面上的O点,另一个电量为-q、质量为m的点电荷乙从A点以初速度v0沿它们的连线向甲运动,到B点时静止.已知静电力常量为k,点电荷乙与水平面的动摩擦因数为μ,AB间距离为x,则( )
正确答案
解析
解:A、当速度最小时有:mgμ=F库=k,所以解得:r=
,故A正确;
B、在小球向左运动过程中,若做匀减速运动,因此中间时刻的速度等于,如今做加速度减小的减速运动,所以中间时刻的速度小于
,如图所示;故B正确;
C、从A到B的过程中,电场力对点电荷乙做正功,导致电势能减小,因此产生的内能大于m
,故C错误.
D、点电荷从A运动B过程中,根据动能定理有:UABq-mgμL0=mv2-
m
,解得,UAB=
.故D正确.
故选:ABD
细胞膜也称生物膜或质膜.是由类脂、蛋白质和糖类组成.质膜中的类脂也称膜脂,是质膜的基本骨架,膜蛋白质是膜功能的主要体现者.如果细胞膜的厚度约等于800nm(1nm=10-9 m),当膜的内外层间的电压达到0.4V时,即可让一价钠离子渗透.设细胞膜内的电场为匀强电场,则钠离子在渗透时( )
正确答案
解析
解:由题意得,膜内电场强度为
由电场力做功与电势差的关系 W=qU=1.6×10-19×0.4=6.4×10-20J
故选:C
如图所示A球带负电,电荷量为Q=-1×10-7C,B电荷带正电,电荷量为q=1×10-8,AB均可视为点电荷.A球被绝缘底座固定(图中未画出绝缘底座),B球在重力、绳子的拉力以及静电力作用下处于静止状态,已知AB之间的距离为3m,绳子与竖直方向的夹角为30°,(k=9.0×109N•m2/C2)则:
(1)电荷AB之间的静电力大小是多少?
(2)电荷A在B点处的电场强度大小是多少?方向如何?
(3)绳子的拉力是多少?
正确答案
解:(1)电荷AB之间的静电力大小是 F=k
=9×109×
=1×10-6N
(2)电荷A在B点处的电场强度大小是 E==
=100N/C
由于Q球带负电,所以电荷A在B点处的电场强度方向向左.
(3)B球受重力mg、拉力T和静电力F处于平衡,如图,根据平衡条件得
T==
=
N
答:(1)电荷AB之间的静电力大小是1×10-6N.
(2)电荷A在B点处的电场强度大小是100N/C,方向向右左.
(3)绳子的拉力是N.
解析
解:(1)电荷AB之间的静电力大小是 F=k
=9×109×
=1×10-6N
(2)电荷A在B点处的电场强度大小是 E==
=100N/C
由于Q球带负电,所以电荷A在B点处的电场强度方向向左.
(3)B球受重力mg、拉力T和静电力F处于平衡,如图,根据平衡条件得
T==
=
N
答:(1)电荷AB之间的静电力大小是1×10-6N.
(2)电荷A在B点处的电场强度大小是100N/C,方向向右左.
(3)绳子的拉力是N.
如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,相邻两等势面间的电势差相等.一个正电荷在等势面L3处的动能为20J,运动到L1处的动能为零.若取L2为零势面参考平面,则当此电荷的电势能为4J时,它的动能是(不计重力和空气阻力)( )
正确答案
解析
解:设两相邻等势面间的电势差为U0,正电荷的电量为q.根据仅在电场力作用下,电荷的电势能与动能之和E保持不变,有:
E=Ek3-qU0=Ek1+qU0=EK+Ep,
解得:qU0=(Ek3-Ek1)
从而可得:Ek=(Ek1+Ek3)-EP=
×(0+20)-4=6J.故B正确.
故选:B
(2015秋•成都校级期中)如图所示,真空中O点有一点电荷,在它产生的电场中有a、b两点,a点的场强大小为Ea,方向与ab连线成60°角,b点的场强大小为Eb,方向与ab连线成30°角.关于a、b两点场强大小Ea、Eb的关系,以下结论正确的是( )
正确答案
解析
解:结合几何关系,有:
ao:bo=:
根据公式E=,有:
故选:D.
(2015秋•如皋市月考)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能EP随位移x变化的关系如图所示,其中0~x2段是对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法不正确的是
( )
正确答案
解析
解:A、根据电势能与电势的关系有:Ep=qφ,场强与电势的关系:E=,联立得:E=
•
,由数学知识可知Ep-x图象切线的斜率等于
,x1处切线斜率为零,则知x1处电场强度为零,故A正确.
B、根据电势能与电势的关系:Ep=qφ,粒子带负电,q<0,则知:电势能越大,粒子所在处的电势越低,所以有:φ1>φ2>φ3.故B正确
C、在x2~x3段,粒子的电势能不断增大,由能量守恒知,其速度不断减小.由图看出,x2~x3段斜率不变,场强不变,粒子所受的电场力不变,所以此段粒子的速度均匀增大.故C不正确.
D、x2~x3段斜率不变,即不变,由E=
•
,电场强度不变,则该段是匀强电场,故D正确.
本题选不正确的,故选:C
(2015秋•枣庄期末)如图所示,匀强电场中有A、B、C三点,它们的连线构成直角三角形,AB=0.12m,AC=0.05m,把一电荷量q=-1.0×10-8C的点电荷从B点移到C点,静电力做功为5.0×10-7J,把该点电荷从B点移到A点,静电力做功仍为5.0×10-7J,求:
(1)B、C两点之间电势差UBC;
(2)该匀强电场的电场强度的大小,并在图中画出电场的方向;
(3)若取B点的电势为零,那么,该电荷在C点的电势能.
正确答案
解:(1)B、C两点之间电势差为 UBC=
=
V=-50.0V
(2)B、A两点之间电势差为 UBA==-50.0V
可见,A、C两点的电势相等.设匀强电场的电场强度为E,由U=Ed得
E==
≈417V/m
电场方向垂直于AC由A指向B,如图所示.
(3)设B、C两点的电势分别为φB、φC.
由UBC=φB-φC得 φC=φB-UBC=50.0V
则该电荷在C点的电势能为 EPC=qφC=-5.0×10-7 J
答:
(1)B、C两点之间电势差为-50.0V.
(2)电场强度大小为417V/m,电场方向垂直于AC由A指向B,如图所示.
(3)该电荷在C点的电势能为-5.0×10-7 J.
解析
解:(1)B、C两点之间电势差为 UBC=
=
V=-50.0V
(2)B、A两点之间电势差为 UBA==-50.0V
可见,A、C两点的电势相等.设匀强电场的电场强度为E,由U=Ed得
E==
≈417V/m
电场方向垂直于AC由A指向B,如图所示.
(3)设B、C两点的电势分别为φB、φC.
由UBC=φB-φC得 φC=φB-UBC=50.0V
则该电荷在C点的电势能为 EPC=qφC=-5.0×10-7 J
答:
(1)B、C两点之间电势差为-50.0V.
(2)电场强度大小为417V/m,电场方向垂直于AC由A指向B,如图所示.
(3)该电荷在C点的电势能为-5.0×10-7 J.
(2015•松江区二模)如图,xOy坐标系处于一匀强电场内,将一电量为-q的点电荷由A点分别移至x轴上的B点、C点,电场力做功均为W(W>0),此电场的场强方向为______.若在恒定外力作用下使电荷沿AB做直线运动,A点坐标为(d,d),∠ABC=60°,则此外力的最小值为______.
正确答案
+y方向
解析
解:-q的点电荷由A点分别移至x轴上的B点、C点,电场力做功均为W,故BC为等势面,故电场线垂直于x轴,因移动的是负电荷,且电场力做正功,故你着电场线运动,故场强方向眼y轴正方向
从A到B电场力做功为W,则qEd=W,故qE=
对电荷受力分析施加的最小力为F=
故答案为:+y方向,
如图所示,正点电荷2Q、Q分别置于M、N两点,O点为MN连线的中点.点a、b在MN连线上,点c、d在MN中垂线上,它们都关于O点对称.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同种电荷的电场线是排斥状的,沿电场线方向电势逐渐降低,知O点的电势高于c点的电势.故A错误.
B、设Ma=L,aO=r,则a点的电场强度,
,可见Ea≠Eb.故B错误.
C、若将电子从a点运动到b点,电场力总体而言做负功,电势能增加.所以电子在a点的电势能小于在b点的电势能.故C错误.
D、对两个电荷在中垂线上的场强进行叠加,在Oc段方向斜向右上,在0d段方向斜向右下.所以电子所受的电场力在Oc段斜向左下,在0d段斜向左上,电场力跟速度的方向先是锐角后是钝角,电场力对电子先做正功后做负功.故D正确.
故选:D.
(2015秋•天津校级期中)如图所示,在绝缘的光滑水平面上有A、B两个点电荷,A带正电,B带负电,电荷量都是q,它们之间的距离为d.为使两电荷在电场力作用下都处于静止状态,必须在水平方向加一个匀强电场.(已知静电力常数为k) 求:
(1)匀强电场的大小和方向
(2)当两电荷都处于静止状态时,A、B连线的中点处场强大小和方向.
正确答案
解:(1)设所加的匀强电场的场强为E0,根据电荷受力平衡:
得:
方向由B指向A
(2)设点电荷在A、B连线中点处产生的场强为E1,A、B连线中点处的合场强为E.
A点电荷在AB连线中点处产生的场强为:
EA=方向由A指向B,
B点电荷在AB连线中点处产生的场强为:
EB=k=4k
方向由A指向B,
根据电场叠加原理:
根据电场叠加原理:
方向由A指向B
答:(1)匀强电场的大小和方向分别为,由B指向A
(2)当两电荷都处于静止状态时,A、B连线的中点处场强大小和方向分别为,由A指向B.
解析
解:(1)设所加的匀强电场的场强为E0,根据电荷受力平衡:
得:
方向由B指向A
(2)设点电荷在A、B连线中点处产生的场强为E1,A、B连线中点处的合场强为E.
A点电荷在AB连线中点处产生的场强为:
EA=方向由A指向B,
B点电荷在AB连线中点处产生的场强为:
EB=k=4k
方向由A指向B,
根据电场叠加原理:
根据电场叠加原理:
方向由A指向B
答:(1)匀强电场的大小和方向分别为,由B指向A
(2)当两电荷都处于静止状态时,A、B连线的中点处场强大小和方向分别为,由A指向B.
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