- 电场:电流
- 共19537题
质量为m,带负电、电量为q的小球,悬挂在长为L的轻绳下方,若给小球所在区域施加一水平方向匀强电场,使小球静止时,轻绳与竖直方向夹角为30度,则所施加匀强电场场强,其方向如何?大小如何?
正确答案
解:小球受力如图所示,根据平衡条件可知:电场力qE与重力mg的合力与细线的拉力T等值、方向反向,则力的合成图得知:
F=qE=mgtanθ=mgtanθ
解得:E==
,
小球带负电,电场力方向水平向右,所以电场强度方向水平向左
答:电场强度方向水平向左,大小为
解析
解:小球受力如图所示,根据平衡条件可知:电场力qE与重力mg的合力与细线的拉力T等值、方向反向,则力的合成图得知:
F=qE=mgtanθ=mgtanθ
解得:E==
,
小球带负电,电场力方向水平向右,所以电场强度方向水平向左
答:电场强度方向水平向左,大小为
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A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,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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A正确;
B、根据点电荷的电场线的特点,Q与ac距离相等,都小于b,故b点的电势最高,a、c两点的电势相等,即φa=φc<φb.故B错误;
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错误.
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:A
通常一次闪电过程历时约0.2~0.3s,它由若干个相继发生的闪击构成.每个闪击持续时间仅40~80μs,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.发生在云地之间的某一次闪电,已知云地之间的电势差约为1.0×109v,云地间距离约为1km,第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C,闪击持续时间约为60μs,假定闪电前云地间的电场是均匀的.根据以上数据,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据电流强度的定义式可得,电流 I==
A=1×105 A,故A正确;
BD、释放的能量等于电场力做功 W=QU=6×1.0×109J=6×109J,所以D错误;
所以第一次闪电的平均功率为 P==
W=1×1014 W,
由于电荷转移主要发生在第一个闪击过程中,所以整个闪电过程的平均功率小于第一次的闪电功率,所以B错误;
C、电场强度的大小为 E==
V/m=1×106V/m,故C正确;
故选:AC.
(2016•北京校级模拟)如图所示,在一个匀强电场中有一个三角形ABC,AC的中点为M,BC的中点为N.将一个带正电的粒子从A点移动到B点,电场力做功为WAB=8.0×10-9 J.则以下分析正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在匀强电场中沿相同方向移动同种电荷,电场力做功的正、负相同,M、N分别为AC、BC的中点,因此MN长为AB长的一半,无论电场强度方向如何,MN间电势差为AB间电势差的一半,则有:WMN=WAB=4.0×10-9 J,故AB错误;
C、由于电场强度方向未知,当电场强度沿AB方向时,电场强度最小,由W=qEd可知最小场强Emin=2 V/m,所以匀强电场的场强E≥2 V/m,故C错误;
D、若粒子的电量为q=2×10-7C,由WAB=qUAB得A、B之间的电势差为:UAB==4V.故D正确.
故选:D
两个共轴的半圆柱形电极间的缝隙中,存在一沿半径方向的电场,如图所示.带正电的粒子流由电场区域的一端M射入电场,沿图中所示的半圆形轨道通过电场并从另一端N射出,由图可知( )
正确答案
解析
解:A、根据电场力提供向心力得,qE=m,若入射粒子的电荷量相等,因为半径一定,E大小一定,则mv2相等,粒子的质量不一定相等.动能一定相等.故A错误,B正确.
C、根据电场力提供向心力得,qE=m,则v=
,若粒子的电荷量与质量比值相等,因为E的大小一定,半径一定,则速率一定相等.故C正确.
D、动能,知电荷量与质量比值相等,粒子的动能不一定相等.故D错误.
故选BC.
有一带电荷量q=-3×10-6C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功6×10-4J,从B点移到C点时电场力做功9×10-4J.以B为零势能点,电荷在A点时的电势能EA=______,电势φA=______,如选取C点的电势能为零,则电荷在A点时的电势能EA=______,电势φA=______.
正确答案
-6×10-4J
200V
3×10-4J
-100V
解析
解:点电荷从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功6×10-4J,其电势能增加6×10-4J.以B为零势能点,电荷在A点时的电势能 EA=-6×10-4J
电势 φA==
=200V
点电荷从B点移到C点时电场力做功9×10-4J,电势能减小9×10-4J,则点电荷从A到C时,电势能减小量为 9×10-4J-6×10-4J=3×10-4J
选取C点的电势能为零,则电荷在A点时的电势能 EA2=3×10-4J
电势 φA2==
=-100V
故答案为:-6×10-4J,200V.3×10-4J,-100V.
下列关于匀强电场中场强和电势差的关系的说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、匀强电场中场强处处相等,在相同距离上的两点,电势差大,由公式U=Ed知两点沿电场方向的距离大,但场强一定.故A错误.
B、由E=,知场强在数值上等于沿电场强度方向上每单位距离上的电势降落,故B错误.
C、沿电场线的方向电势降低,但电势降低的方向,不一定是电场强度的方向,只有电势降低最快的方向才是电场强度的方向,故C错误
D、在匀强电场中,由U=Ed可知:d相同,U必相同,即沿着电场线的方向,任何相同距离上的电势降落必定相等.故D正确.
本题选错误的,故选:ABC
如图,用绝缘细线拴住一个质量为m,带电量为+q的小球(可视为质点)悬挂于O点,整个装置处于水平向右的匀强电场中,小球保持静止的平衡状态.则
(1)电场强度的大小______
(2)若将细线剪断,小球的加速度的大小是______方向______.
正确答案
与竖直方向的夹角为30°
解析
解:(1)对小球受力分析可知:qE=mgtan30°
解得:
(2)将细线剪断后,小球受到重力和电场力两个恒力作用,将沿它们的合力方向做匀加速直线运动,即将细线剪断,小球在电场中的运动轨迹是直线.
加速度的大小a==
,方向与竖直方向的夹角为30°
故答案为:,
,与竖直方向的夹角为30°
负点电荷Q固定在正方形的一个顶点上,带电粒子P仅在该电荷的电场力作用下运动时,恰好能经过正方形的另外三个顶点a、b、c,如图所示,则( )
正确答案
解析
解:A、根据轨迹弯曲方向判断出带电粒子与负电荷之间存在引力,它与固定在O点的负电荷是异种电荷,故带正电荷,故A错误;
B、根据点电荷电场线的特点,Q与a、c间的距离相等,都小于b,故b点的电势高于a、c两点的电势,即有φa=φc<φb.故B错误;
C、正电荷P从a到b,电势升高,电势能就增加;反之,从b到c电势能减小,故C错误;
D、粒子P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,
代入库仑定律F=K,可得:
=
,由牛顿第二定律:
=
.又aa=ac,则a、b、c三点的加速度大小之比是2:1:2,故D正确.
故选:D.
如图所示,真空中,带电荷量分别为+Q和-Q的点电荷A、B相距r,求:
(1)两点电荷连线的中点O的场强大小和方向?
(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O′点的场强大小和方向?
正确答案
解:(1)根据电场强度的叠加原则可知,
,方向向右;
(2)+Q在0′处产生的场强,方向与水平方向成60°斜向上,
-Q在0′处产生的场强为,方向与水平方向成60°斜向下,
根据矢量合力原则可知,O′点的场强E=,方向水平向右.
答:(1)两点电荷连线的中点O的场强为,方向向右;
(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O′点的场强大小为,方向水平向右
解析
解:(1)根据电场强度的叠加原则可知,
,方向向右;
(2)+Q在0′处产生的场强,方向与水平方向成60°斜向上,
-Q在0′处产生的场强为,方向与水平方向成60°斜向下,
根据矢量合力原则可知,O′点的场强E=,方向水平向右.
答:(1)两点电荷连线的中点O的场强为,方向向右;
(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O′点的场强大小为,方向水平向右
(2015秋•青岛校级月考)在电场中把电量为2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点,电场力做功1.6×10-7 J,再把这个电荷从B点移到C点,克服电场力做功4.0×10-7 J.
(1)求A、C两点间电势差
(2)电荷从A经B移到C,电势能怎样变化的.
正确答案
解:(1)AB间的电势差为 UAB==
V=80V
BC间的电势差为 UBC==
V=-200V
则AC间的电势差 UAC=UAB+UBC=-120V
(2)电荷从A点移到B点,电场力做正功1.6×10-7 J,则电荷的电势能减少了1.6×10-7 J.从B点移到C点,克服电场力做功4.0×10-7 J.则电荷的电势能增加了4.0×10-7 J.
答:
(1)A、C两点间电势差是-120V.
(2)电荷从A经B移到C,电荷的电势能先减少了1.6×10-7 J,后增加了4.0×10-7 J.
解析
解:(1)AB间的电势差为 UAB==
V=80V
BC间的电势差为 UBC==
V=-200V
则AC间的电势差 UAC=UAB+UBC=-120V
(2)电荷从A点移到B点,电场力做正功1.6×10-7 J,则电荷的电势能减少了1.6×10-7 J.从B点移到C点,克服电场力做功4.0×10-7 J.则电荷的电势能增加了4.0×10-7 J.
答:
(1)A、C两点间电势差是-120V.
(2)电荷从A经B移到C,电荷的电势能先减少了1.6×10-7 J,后增加了4.0×10-7 J.
场强为E的水平方向匀强电场中,有一质量为m、电量为+q的小球,在外力作用下,从A点竖直向上移至B点,且速度不变,若AB长为h.则外力大小为______,这一过程中外力做的功为______.
正确答案
mgh
解析
解:由题,微粒从A点竖直向上移至B点,速度不变做匀速直线运动,受力平衡,根据平衡条件得
外力大小为 F=
根据动能定理得:WF-mgh=0
则外力做功为 WF=mgh.
故答案为:,mgh.
如图所示,光滑的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,斜面与水平面夹角为30°,带负电的小物体以初速度v从斜面底端M点沿斜面上滑,此时其加速度大小为a1,方向沿斜面向下,到达N点时速度为零.若小物体的电荷量保持不变,OM=ON=d,重力加速度为g,则( )
正确答案
解析
解:A、由题知,物体到达N点时上升的高度最大,设最大高度为h.由于OM=ON,M、N两点的电势相等,上升过程中电场力做功为0,则根据动能定理得
上升过程:-mgh=0-,得 h=
.故A正确.
B、设小物体在M、N两点所受的电场力为F.根据牛顿第二定律得:
在N点有:Fcos30°+mgsin30°=ma2;
在M点有:Fcos30°-mgsin30°=ma1;联立解得:物体在N点的加速度大小 a2=g+a1.故B正确.
C、从M到N的过程中,电场力对小物体做正功后做负功,故C错误.
D、在MN点的加速度为a==gsin30°,与N两点的加速度比较,可知,从MN中点到N的过程中,小物体的加速度增大,故D错误.
故选:AB
(2015秋•胶州市期中)将一个电量为1×10-6C的负电荷从电场中的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7×10-6J.若已知B点电势比C点高3V,则UCD=______V,UDA=______V.
正确答案
-7
2
解析
解:A、B间的电势差为:
UAB==
V=2V
C、D间的电势差为:
UCD==
V=-7V
据题有:B、C间的电势差为UBC=3V
则AD间的电势差为 UAD=UAB+UBC+UCD=2V
因此UDA=-UAD=-2V
故答案为:-7,2.
在电场中有A、B两点,UAB=5V,质量m=0.1Kg,电量q=0.25C的带电小球由A点静止释放,只在电场力作用下,到B点时的速度等于多少?
正确答案
解:由题意知,从A至B过程中只有电场力对小球做功,根据动能定理有:
小球到达B点时的速度=
答:到B点时小球的速度等于5m/s.
解析
解:由题意知,从A至B过程中只有电场力对小球做功,根据动能定理有:
小球到达B点时的速度=
答:到B点时小球的速度等于5m/s.
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