- 电场:电流
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若将2×10-8C的点电荷从A移到B,克服电场力做功1.2×10-7J,而把该电荷从B点移到C点,电场力做功3.6×10-7J,则UAB=______,UBC______.
正确答案
-6V
18V
解析
解:AB间的电势差为:,
BC间的电势差为:.
故答案为:-6V,18V.
(2015秋•株洲校级期中)场源电荷Q=2×10-4 C,是正点电荷.检验电荷q=-2×10-5 C,是负点电荷,它们相距r=2m,且都在真空中,如图所示.则q所受的静电力的大小为______ N,q所在的B点的场强的大小为______ N/C.
正确答案
9
4.5×105
解析
解:(1)根据库仑定律得,q所受的静电力为:
F=k=9×109×
N=9N
(2)根据电场强度的定义式知,B点的场强 EB==
N/C=4.5×105 N/C
故答案为:9,4.5×105
(2015秋•厦门校级期中)如图一个点电荷只受电场力作用沿圆弧MN做匀速圆周运动,若圆弧MN的弧长为s,经过圆弧M、N两点的时间为t,经过这两点的速度偏向角为θ,不考虑点电荷对周围电场的影响,则( )
正确答案
解析
解:A、点电荷做匀速圆周运动,所以电场力不做功,故M、N两点的电势相等,故A正确;
B、点电荷q做圆周运动转过的圆心角为θ,加速度大小为a=ω2r=()2•
=
,故B正确;
C、该点电荷q可以在两个等量同种点电荷中垂面上做匀速圆周运动,所以该点电荷q所处的电场可能是两个等量同种点电荷所产生的,故C正确
D、由于不知道该电荷的正负,所以该电场的场强方向不一定指向圆弧的圆心,故D错误.
故选:ABC
有一个带电荷量q=2×10-6C的点电荷,从某电场中的A点移到B点,电荷克服电场力做4×10-4J的功,从B点移到C点电场力对电荷做功8×10-4J,求A、C两点间电势差,并指明A、C两点哪点电势较高.
正确答案
解:由题意知:WAB=-4×10-4 J
所以有:
又因:WBC=8×10-4 J
所以有:
UAC=φA-φC=(φA-φB)+(φB-φC)=UAB+UBC=-200+400=200V
即A点电势比C点高200V;
答:A、C两点间电势差200V,A点电势较高
解析
解:由题意知:WAB=-4×10-4 J
所以有:
又因:WBC=8×10-4 J
所以有:
UAC=φA-φC=(φA-φB)+(φB-φC)=UAB+UBC=-200+400=200V
即A点电势比C点高200V;
答:A、C两点间电势差200V,A点电势较高
在电场中把一个电荷量为6×10-6C的负电荷从A点移到B点,克服电场力做功为3×10-5J,再将电荷从B点移到C点,电场力做功1.2×10-5J,求A与B,B与C,A与C间的电势差.
正确答案
解:A与B间的电势差 UAB==
V=5V
B与C间的电势差 UBC==
V=-2V
A与C间的电势差 UAC=UAB+UBC=3V
答:A与B,B与C,A与C间的电势差分别为5V,-2V和3V.
解析
解:A与B间的电势差 UAB==
V=5V
B与C间的电势差 UBC==
V=-2V
A与C间的电势差 UAC=UAB+UBC=3V
答:A与B,B与C,A与C间的电势差分别为5V,-2V和3V.
如图所示(a)所示,在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出).A,B两点的坐标分别为0.2m和0.5m.放在A,B两点的检验电荷q1,q2受到的电场力的大小和方向跟检验电荷所带电量的关系如图(b)所示.则A点的电场强度大小为______N/C,点电荷Q的位置坐标为x=______m.
正确答案
2000
0.3
解析
解:(1)由图可知,A点的电场强度的大小为N/C.
(2)同理B点的电场强度N/C,
设点电荷Q的坐标为x,由点电荷的电场得:,
联立以上公式解得:x=0.3m.
故答案为:2000,0.3
水平放置的平行板电容器两板间距离为d,极板保持跟电源相连,电容器上板中心有一小孔(小孔对电场的影响可以忽略不计),小孔的正上方d处的P点有一带电粒子,该粒子从静止开始下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回.之后将下极板向上平移,再从P点静止释放相同的粒子,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、粒子在下落过程中受重力和电场力根据动能定理可得W重-W电=0-0,减少的重力势能等于于增加的电势能,故A错误;
B、粒子下落到最低点的过程中,电场力做负功,根据A可知,减少的机械能等于增加的电势能,故B正确;
C、解:对下极板未移动前,从静止释放到速度为零的过程运用动能定理得:mg•2d-qU=0-0.
将下极板向上平移,设运动到距离上级板x处返回.根据动能定理得:
联立两式解得x=,故C正确,D错误.
故选:BC
直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图.M、N两点各固定一负点电荷,一电量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零.静电力常量用k表示.若将该正点电荷移到G点,则H点处场强的大小和方向分别为( )
正确答案
解析
解:G点处的电场强度恰好为零,说明负电荷在G点产生的合场强与正电荷在G点产生的场强大小相等方向相反,
根据点电荷的场强公式可得,正电荷在G点的场强为,负电荷在G点的合场强也为
,
当正点电荷移到G点时,正电荷与H点的距离为2a,正电荷在H点产生的场强为,方向沿y轴正向,
由于GH对称,所以负电荷在G点和H点产生的场强的相等方向相反,大小为,方向沿y轴负向,
所以H点处场合强的大小为,方向沿y轴负向,所以B正确;
故选:B
如图所示,在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,∠M=30°.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示,电场强度大小分别为EM、EN、EP、EF表示.已知φM=φP=φF.点电荷Q在M、N、P三点所在平面内.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、点电荷的等势面是一系列的同心圆,对于圆、圆弧上任意两点的连线的中垂线一定通过圆心,故场源电荷在MN的中垂线和FP的中垂线的交点上,不在MP的连线上,如图所示,故A错误;
B、φP=φF,线段PF是P、F所在等势面(圆)的一个弦,故B错误;
C、在正的点电荷的电场中,离场源越远,电势越低,将正试探电荷从P点搬运到N点,电势能降低,故电场力做正功,故C正确;
D、由图可知点电荷到M点与到N点的距离之比为,故EM=3EN,故D正确.
故选:CD
如图,一对平行金属板水平放置,板间距为d,上极板始终接地.长度为
、质量均匀的绝缘杆,上端可绕上板中央的固定轴O在竖直平面内转动,下端固定一带正电的轻质小球,其电荷量为q.当两板间电压为U1时,杆静止在与竖直方向OO′夹角θ=30°的位置;若两金属板在竖直平面内同时绕O、O′顺时针旋转α=150至图中虚线位置时,为使杆仍在原位置静止,需改变两板间电压.假定两板间始终为匀强电场.求:
(1)绝缘杆所受的重力G;
(2)两板旋转后板间电压U2.
(3)求前后两种情况中带电小球的电势能W1与W2.
正确答案
解:(1)设杆长为L,杆受到的重力矩与球受到的电场力矩平衡,则有
Gsin30°=q
Lsin30°
解得:G=
(2)金属板转过α角后,有:E=
同样满足力矩平衡,有:Gsin30°=
Lsin45°
联立解得:U2=U1=
U1.
(3)金属板转动前:U1′==
带电小球的电势能为:W1=qU1′=qU1.
金属板转动后有:U2′=U2=
U1
带电小球的电势能为:W2=qU2′=qU1.
答:(1)绝缘杆所受的重力G是;
(2)两板旋转后板间电压U2是U1.
(3)前后两种情况中带电小球的电势能W1与W2分别为qU1和
qU1.
解析
解:(1)设杆长为L,杆受到的重力矩与球受到的电场力矩平衡,则有
Gsin30°=q
Lsin30°
解得:G=
(2)金属板转过α角后,有:E=
同样满足力矩平衡,有:Gsin30°=
Lsin45°
联立解得:U2=U1=
U1.
(3)金属板转动前:U1′==
带电小球的电势能为:W1=qU1′=qU1.
金属板转动后有:U2′=U2=
U1
带电小球的电势能为:W2=qU2′=qU1.
答:(1)绝缘杆所受的重力G是;
(2)两板旋转后板间电压U2是U1.
(3)前后两种情况中带电小球的电势能W1与W2分别为qU1和
qU1.
(2015秋•唐山校级期中)如图所示,平行板电容器的两极板接在一电压为12V的电池上,已知当极板间距为d时,将一点电荷从极板间的A点移动到B点,电场力对电荷做功为4×106eV,若极板间的距离拉大到4d后,将点电荷由B点移回到A点的过程中,电场力对电荷所做的功等于______eV.
正确答案
解:平行板间的电势差不变,故E=,当距离变为原来的4倍是,场强变为原来的
电场力做功W=qEd,故从A到B电场力做功W=-4×10-6eV,
则从B到A电场力做功为W
故答案为;-10-6
解析
解:平行板间的电势差不变,故E=,当距离变为原来的4倍是,场强变为原来的
电场力做功W=qEd,故从A到B电场力做功W=-4×10-6eV,
则从B到A电场力做功为W
故答案为;-10-6
(2015秋•邢台校级月考)一根轻质绝缘丝线吊着一质量m=100g、带电荷量q=1×10-2C的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,丝线与竖直方向的夹角θ=45°,取g=10m/s2.
(1)求匀强电场的电场强度的大小;
(2)若突然将该电场的方向改为竖直向下且大小不变,求小球经过最低点时受到的拉力大小.
正确答案
解:(1)小球静止在电场中受力如图所示,由平衡条件得
mgtanθ=qE
解得 E=100N/C
(2)将该电场的方向改为竖直向下时小球向下做圆周运动,重力、电场力对小球做正功,由动能定理得:
(mg+qE)L(1-cos45°)=
在最低点,由牛顿第二定律得:
T-(mg+qE)=m
解得 T=(6-2)N
答:
(1)匀强电场的电场强度的大小是100N/C;
(2)若突然将该电场的方向改为竖直向下且大小不变,小球经过最低点时受到的拉力大小是(6-2)N.
解析
解:(1)小球静止在电场中受力如图所示,由平衡条件得
mgtanθ=qE
解得 E=100N/C
(2)将该电场的方向改为竖直向下时小球向下做圆周运动,重力、电场力对小球做正功,由动能定理得:
(mg+qE)L(1-cos45°)=
在最低点,由牛顿第二定律得:
T-(mg+qE)=m
解得 T=(6-2)N
答:
(1)匀强电场的电场强度的大小是100N/C;
(2)若突然将该电场的方向改为竖直向下且大小不变,小球经过最低点时受到的拉力大小是(6-2)N.
(2015秋•山东期末)如图,Q1、Q2为两个固定的点电荷,Q1带负电、Q2带正电,且|Q1|>|Q2|.a、b为它们连线延长线上的两点,a、b两点的场强和电势分别表示为Ea、Eb和φa,φb.无限远处电势为零,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、设Q1、Q2两个点电荷电荷量的绝对值分别为Q1、Q2.Q1、Q2到a、b两点的距离分别为ra和rb.a、b间的距离为r.
若Ea=0,则有:k=k
两个电荷在b点电场强度大小之差为 Ea-Eb=k-k
联立化简得到 Ea-Eb<0,所以b点的合场强向左,则φa<φb.故A错误,B正确.
在a点右侧,Q1产生的场强比Q2产生的场强大,所以Eb方向向左,故A错误.
CD、若φa=0,则有 k=k
两个电荷在b点的电势之差 φa-φb=k-k
化简可得 φa-φb>0,所以有φb<0.故C错误,D正确.
故选:BD
如图甲所示,两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线中垂线上有A、B、C三点,一个电量为0.02C,质量为0.01kg的小物块从C点静止释放,其运动的v~t图象如图乙所示,其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线).则下列说法正确的( )
正确答案
解析
解:A、据V-t图可知带电粒子在B点的加速度最大为2m/s2,所受的电场力最大为0.02N,据E=知,B点的场强最大为1N/C,故A错误.
B、据V-t图可知带电粒子的速度增大,电场力做正功,电势能减小,故B错误.
C、据两个等量的同种正电荷,其连线中垂线上电场强度方向由O点沿中垂线指向外侧,故由C点到A点的过程中电势逐渐减小,故C错误.
D、据V-t图可知A、B两点的速度,在根据动能定理得电场力做的功WBA=10J,再用UAB==
V,故 D正确.
故选:D.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电场线并不真实存在,它也不是电荷只在电场力作用下的运动轨迹,故AB错误;
B、根据公式E=,可知,电场强度在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力大小,故B正确;
C、物理学规定,电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零电势位置电场力做的功,故C正确;
D、以无穷远处为零电势,正点电荷附近的电势大于零,而负电荷电量小于零,根据EP=q∅,可知,负检验电荷电势能总是负的,故D正确
故选:BCD
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