- 电场:电流
- 共19537题
在电场方向水平向右的匀强电场中,一带电小球从A点竖直向上抛出,其运动的轨迹如图所示.小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上,M为轨迹的最高点.小球抛出时的动能为8.0J,在M点的动能为6.0J,不计空气的阻力.则( )
正确答案
解析
解:A、小球在竖直方向上做竖直上抛运动,根据对称性得知,从A点至M点和从M点至B点的时间t相等.
小球在水平方向上做初速为零的匀加速直线运动,设加速度为a,则有:
所以,故A正确,B错误
C、小球从A到M,水平方向上电场力做功为:W电=Eqx1=6J,
则从A到B水平方向上电场力做功为:W电′=Eq(x1+x2)=4W电=24J
则由能量守恒可知,小球运动到B点时的动能为:EkB=Ek0+4W电=8+24J=32J,故C错误
D、由题,,
得:vA=
又竖直方向上,有:vA=gt=,
所以…①
,
得:vM=
在水平方向上,有 vM=at=,
则得:…②
所以②:①得
设小球运动时间为t时动能为Ek,则:
化简为:(g2+a2)t2-2v0gt+=0
当△=0时有极值,则:4g2-4(g2+a2)(
)=0
得:Ek=Ek0
由
得:a=
即:Ekmin=Ek0=
×8J=
,故D错误
故选:A
图中A、B、C是匀强电场中的三个点,各点电势ΦA=10V,ΦB=2V,ΦC=6V,A、B、C三点在同一平面上,下列各图中电场强度的方向表示正确的是( )
正确答案
解析
解:据题,a、b、c三点的电势分别φa=10V,φb=2V,φc=6V,因为匀强电场中沿电场线方向相同距离电势差相等,则得ab两点连线的中点的电势为φ==6V,因此该中点与C点的连线为等势面,那么与连线垂直的直线即为电场线,由于φA=10V,φB=2V,又因为电势沿着电场线降低,故C正确.
故选:C
如图所示,长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于场强方向平行于纸面的电场中,一电荷量为q,质量为m的带正电小球,以初速度v0由斜面底端的A点开始沿斜面上滑,到达斜面顶端B点时速度仍为v0,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球从A运动到B,重力势能增加,动能没有变化,根据能量守恒定律,电势能一定减小,则小球在B点的电势能一定小于小球在A点的电势能,故A错误;
B、根据动能定理得:-mgLsinθ+qUAB=-
mv02=0,得到,UAB=
;故B正确;
C、如果该电场是位于AB中垂线上的正电荷所形成的电场,则AB的电势相等,矛盾,故C错误;
D、该电场是匀强电场,当电场力平行斜面向上时,电场力最小,等于mgsinθ,故电场强度也最小,为,故D正确;
故选:BD.
(2015秋•福建期中)如图所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C点,质量为m,带电量为-q的有孔小球从杆上A点无初速下滑,已知q<<Q,AB=h,小球滑到B点时速度大小为
.求:
(1)小球由A到B过程中重力对小球做的功?
(2)小球由A到B过程中小球动能的变化量?
(3)小球由A到B过程中电场力对小球做的功?小球由B到C运动过程中电场力做功又是多少?
正确答案
解:(1)小球由A运动到B过程中重力对小球做功
W=mgh
(2)小球由A到B过程中小球动能的变化量
△EK=mv2-0
=m3gh=1.5mgh
(3)小球由A到B过程中,设电场力做功为WF,由动能定理得
WF+mgh=△EK
WF=△EK-mgh=mgh-1.5mgh=0.5mgh
由于B、C两点的电势相等,因此小球从B运动到C点的过程电场力做功为零.
答:(1)小球由A到B过程中重力对小球做的功为mgh
(2)小球由A到B过程中小球动能的变化量为1.5mgh
(3)小球由A到B过程中电场力对小球做的功0.5mgh,小球由B到C运动过程中电场力做功为0
解析
解:(1)小球由A运动到B过程中重力对小球做功
W=mgh
(2)小球由A到B过程中小球动能的变化量
△EK=mv2-0
=m3gh=1.5mgh
(3)小球由A到B过程中,设电场力做功为WF,由动能定理得
WF+mgh=△EK
WF=△EK-mgh=mgh-1.5mgh=0.5mgh
由于B、C两点的电势相等,因此小球从B运动到C点的过程电场力做功为零.
答:(1)小球由A到B过程中重力对小球做的功为mgh
(2)小球由A到B过程中小球动能的变化量为1.5mgh
(3)小球由A到B过程中电场力对小球做的功0.5mgh,小球由B到C运动过程中电场力做功为0
如图所示,平行板电容器与直流电源连接,上极板接地.一带负电的油滴位于容器中的P点且处于静止状态.现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离,则( )
正确答案
解析
解:A、将下极板竖直向下缓慢移动时,板间距离d增大,电容器的电压U不变;由E=分析得知,板间场强减小,则油滴所受电场力减小,油滴将沿竖直向下运动.故A正确.
B、油滴向下运动,电场力对油滴做负功,则其机械能减小,故B错误.
C、P点到上极板的距离不变,而E减小,由U=Ed知,P点与上极板间电势差减小,且P点的电势小于零,则P点的电势升高,故C正确.
D、电容器的电容减小,带电量减小,故电容器放电,由电流计中由a到b的电流;故D正确;
故选:ACD
如图所示,a、b是两个带有同种电荷的小球,用绝缘丝线悬挂于同一点,两球静止时,它们距水平面的高度相等,绳与竖直方向的夹角分别为α、β,且β>α.则( )
正确答案
解析
解:设电荷间的库伦力F,绳的拉力,T1,T2
A、对小球受力分析,根据平衡条件有:
mag=mbg=
,由于β>α,
所以ma>mb,故A正确
B、a球的电荷量和b球的电量大小无法判断,故B错误
C、对小球受力分析,根据平衡条件有:F=T1sinα,F=T2sinβ
由于β>α,因此T1>T2,故C正确
D、a、b两球受到的静电力是作用力反作用力,故大小相等,故D正确.
故选ACD.
如图所示,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,BC=20cm,A、B、C三点都在匀强电场中,把一个电量q=10-5C的正电荷从A移到B,电场力做功为零;从B移到C,电场力做功为-
×10-5J,试计算:
(1)AC间的电势差?
(2)若规定B点电势为零,则C点的电势为多少?
(3)匀强电场的场强大小及方向?
正确答案
解:(1)据题,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,即A、B间的电势差UAB=0,AB连线是一条等势线.
BC间电势差为 UBC==
=-
V≈-1.73V
则AC间的电势差 UAC=UAB+UBC=-1.73V
(2)若规定B点电势为零,由UBC=φB-φC,得C点的电势为 φC=1.73V
(3)电场线方向垂直于AB向下.如图.则该匀强电场的场强大小:E==
V/m=10V/m
答:
(1)AC间的电势差是-1.73V.
(2)若规定B点电势为零,则C点的电势为1.73V.
(3)匀强电场的场强大小为10V/m,方向垂直于AB指向右下方.
解析
解:(1)据题,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,即A、B间的电势差UAB=0,AB连线是一条等势线.
BC间电势差为 UBC==
=-
V≈-1.73V
则AC间的电势差 UAC=UAB+UBC=-1.73V
(2)若规定B点电势为零,由UBC=φB-φC,得C点的电势为 φC=1.73V
(3)电场线方向垂直于AB向下.如图.则该匀强电场的场强大小:E==
V/m=10V/m
答:
(1)AC间的电势差是-1.73V.
(2)若规定B点电势为零,则C点的电势为1.73V.
(3)匀强电场的场强大小为10V/m,方向垂直于AB指向右下方.
如图所示,在地球表面附近某处存在这样的电场,当质量为m、带电量为-q的小球从A点从静止释放后,小球恰能在A、B之间往复运动,AB连线长为l且在竖直方向,C为AB连线上一点,当带电小球经过C时速度最大.根据你学过的物理学规律和题中所给的信息,对反映电场本身性质的物理量,你能求得哪些定量结果?
正确答案
解:由小球从A点释放后能在AB之间做往复运动,可以判定电场力方向竖直向上,小球带负电,电场强度方向竖直下;
小球在C点时速度最大,说明在该点小球合外力为零,即:
mg-qE=0
解得C点的电场强度大小为:
E=
从A→B过程据动能定理得:
mgl-qUAB=0
解得:
UAB=
若取B点的电势φB=0,则:
φA=
综上所知能求出C点电场强度、AB间电势差和A点的电势.
答:能求出C点电场强度、AB间电势差和A点的电势.
解析
解:由小球从A点释放后能在AB之间做往复运动,可以判定电场力方向竖直向上,小球带负电,电场强度方向竖直下;
小球在C点时速度最大,说明在该点小球合外力为零,即:
mg-qE=0
解得C点的电场强度大小为:
E=
从A→B过程据动能定理得:
mgl-qUAB=0
解得:
UAB=
若取B点的电势φB=0,则:
φA=
综上所知能求出C点电场强度、AB间电势差和A点的电势.
答:能求出C点电场强度、AB间电势差和A点的电势.
(2015秋•吉林校级期中)如图所示,悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A.在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上,A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为α,若两次实验中B的电量分别为q1和q2,角度为α分别为45°和30°则
为( )
正确答案
解析
解:小球A受力平衡,A球所受的库仑力F=mgtanθ.由平衡条件可得:
k=mgtan45°
k=mgtan30°
联立解得:=
故选:C.
如图所示,A、B、C为一条电场线上的三点,以B点为零电势点,一个电子从A移到B和C电场力分别做功3.2×10-19J和9.6×10-19J,则电场线的方向______,A点电势φA=______V,C点电势φC=______V.在 A、B、C三点中,电势最高的点是______点,电势最低的点是______点.
正确答案
由B指向A
-2
4
C
A
解析
解:电子从A到B和C电场力做正功,故受到的力沿AB方向和AC方向,故场强方向沿BA方向,
若B点电势为零
由φA-φB=得
由得
电势最高点为C点,最低点为A点
故答案为:由B指向A,-2,4,C,A
(2015秋•德州校级月考)下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略时,就可以看成是点电荷,
所以能否看作点电荷,是由研究问题的性质决定,与自身大小形状及带电量的多少无具体关系.故A错误;
B、根据F=k知,当两点荷间的距离趋近于零时,两小球不能看成点电荷了,故不能用库仑定律计算它们间的库仑力,故B错误;
C、两点电荷之间的库仑力是作用力和反作用力,总是大小相等、方向相反的,故C正确;
D、用用库仑定律计算出的两电荷间的作用力是每个电荷受到的力,故D错误;
故选:C
(2015秋•山西期中)关于电场强度和电势差的理解正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量,由电场本身决定,与试探电荷无关,故A正确.
B、公式E=只适用于匀强电场,而匀强电场的电场强度处处相同,与两点间的距离无关,故B错误.
C、E=是电场强度的定义式,采用比值法定义,E与F、q均无关,故C错误.
D、U=是电势差的定义式,采用比值法定义,U与W、q均无关,故D错误.
故选:A
一初速为零的电子,在静电场中经电势差为10MV的电场区域加速
①电子经加速后,质量增加多少?
②有一个光子的能量与电子在加速过程中获得的能量相同,求该光子的频率.(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J•s,计算结果保留两位有效数字)
正确答案
解:①根据动能定理知电子加速增加的动能△EK=eU=1.6×10-19×107J=1.6×10-12J
由△EK=△mc2得:
△m==
kg=1.78×10-29kg.
②由△EK=hγ得:γ==
=2.4×1021Hz.
答:
①电子经加速后,质量增加1.78×10-29kg.
②该光子的频率为2.4×1021Hz.
解析
解:①根据动能定理知电子加速增加的动能△EK=eU=1.6×10-19×107J=1.6×10-12J
由△EK=△mc2得:
△m==
kg=1.78×10-29kg.
②由△EK=hγ得:γ==
=2.4×1021Hz.
答:
①电子经加速后,质量增加1.78×10-29kg.
②该光子的频率为2.4×1021Hz.
如图所示,两块不带电的竖直平行金属板相距为d,一个重为G的带电小球在重力作用下在两板间竖直下落,此时小球的运动轨迹是AB,当两板间加上电压U时,小球受力方向变成沿BC方向,则此小球所带的电荷量应是______.
正确答案
解析
解:由题意,结合图,可知电场力大小等于重力,即G=qE;
因E=,那么q=
故答案为:.
如图所示,固定在竖直面内的光滑金属细圆环半径为R,圆环的最高点通过长为L的绝缘细线悬挂质量为m可视为质点的金属小球,已知圆环所带电均匀分布且带电与小球相同均为Q(未知),小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态,已知静电力常量为k,重力加速度为g,线对小球的拉力为F(未知),下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:由于圆环不能看作点电荷,采用微元法;
小球受到库仑力为圆环各个点对小球库仑力的合力,以小球为研究对象,进行受力分析,如图所示:
圆环各个点对小球的库仑力的合力FQ,则:
Fsinθ=mg
其中:sinθ=
解得:F=
水平方向上,有:
Fcosθ=k
解得:Q=
故选:D.
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