- 电场:电流
- 共19537题
如图所示,一个电荷量为-Q的点电荷甲,固定在绝缘水平面上的0点.另一个电荷量为+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点时的速度减小到最小为v,已知点电荷乙与水平面的动摩擦因数为μ,A、B间距离为L0,静电力常量为k,求:
(1)点电荷甲所产生的电场在B点处的场强大小及方向;
(2)0、B间的距离rOB;
(3)A、B间的电势差UAB.
正确答案
解:(1)从A到B的过程中,乙电荷在水平方向上受到向左的库仑力和向右的滑动摩擦力,滑动摩擦力不变,库仑力不断增大,库仑力先小于摩擦力,后大于摩擦力,乙电荷先做减速运动,后做加速运动,当速度最小时有:qE=μmg,故可得点电荷甲在B点处的场强为 E=,方向水平向左.
(2)由点电荷场强的公式E=k,得
=k
所以 rOB=
(3)点电荷乙从A运动B过程中,根据动能定理有:UABq-μmgL0=mv2-
mv02,故AB两点的电势差为:UAB=
答:
(1)点电荷甲所产生的电场在B点处的场强大小为,方向水平向左;
(2)0、B间的距离rOB为.
(3)A、B间的电势差UAB为.
解析
解:(1)从A到B的过程中,乙电荷在水平方向上受到向左的库仑力和向右的滑动摩擦力,滑动摩擦力不变,库仑力不断增大,库仑力先小于摩擦力,后大于摩擦力,乙电荷先做减速运动,后做加速运动,当速度最小时有:qE=μmg,故可得点电荷甲在B点处的场强为 E=,方向水平向左.
(2)由点电荷场强的公式E=k,得
=k
所以 rOB=
(3)点电荷乙从A运动B过程中,根据动能定理有:UABq-μmgL0=mv2-
mv02,故AB两点的电势差为:UAB=
答:
(1)点电荷甲所产生的电场在B点处的场强大小为,方向水平向左;
(2)0、B间的距离rOB为.
(3)A、B间的电势差UAB为.
(2015春•重庆期中)如图所示,水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电介质小球a、b,左边放一个带正电的固定球+Q时,两悬球都保持竖直方向.下面说法正确的是( )
正确答案
解析
解:存在+Q球时,对A、B球受力分析,由于悬线都沿竖直方向,说明水平方向各自合力为零,
说明a球带负电,b球带正电,
a、b作为整体得+Q对a、b的水平方向的库仑力大小相等方向相反.
根据F=k得A离+Q近点,所以a球带电荷量较小,b球带电荷量较大.故B正确
故选:B.
如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5cm,bc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一电子(其电荷量为e=1.6×10-19C)从a移到b电场力做功为Wab=3.2×10-18J.求:
(1)匀强电场的场强大小及方向;
(2)电子从b移到c,电场力对它做功;
(3)a、c两点的电势差等于多少?
正确答案
解:(1)对a到b的过程有:W=eExab,解得电场强度E=,方向向左.
(2)电子从b到c,电场力做功Wbc=eExbccos60°==3.84×10-18J.
(3)从a到c电场力做功J=7.04×10-18J.
则ac两点的电势差.
答:(1)匀强电场的场强大小为400N/C,方向向左.
(2)电子从b移到c,电场力对它做功为7.04×10-18J.
(3)a、c两点的电势差等于-44V.
解析
解:(1)对a到b的过程有:W=eExab,解得电场强度E=,方向向左.
(2)电子从b到c,电场力做功Wbc=eExbccos60°==3.84×10-18J.
(3)从a到c电场力做功J=7.04×10-18J.
则ac两点的电势差.
答:(1)匀强电场的场强大小为400N/C,方向向左.
(2)电子从b移到c,电场力对它做功为7.04×10-18J.
(3)a、c两点的电势差等于-44V.
如图所示:|EA-EB|=100V/m,其中较小的场强为30V/m,|φA-φB|=20V,将一电量q=-5×10-10C的电荷由A移动到B:求:电场力做功和在A处受到电场力.
正确答案
解:(1)电场力做功:J
(2)由图可知A点的场强大于B点的场强,所以A点的场强为:EA=EB+|EA-EB|=30+100=130V/m
所以,电荷在A点受到的电场力:N,方向由B指向A.
答:电场力做功-1.0×10-8J,在A处受到电场力6.5×10-3N.方向由B指向A.
解析
解:(1)电场力做功:J
(2)由图可知A点的场强大于B点的场强,所以A点的场强为:EA=EB+|EA-EB|=30+100=130V/m
所以,电荷在A点受到的电场力:N,方向由B指向A.
答:电场力做功-1.0×10-8J,在A处受到电场力6.5×10-3N.方向由B指向A.
在光滑绝缘的水平面上,左边固定一带电量为+q1的小球A,右边放着带电量为+q2、质量为m的小球B,B与质量为M、不带电的滑块P紧靠在一起,如题16图所示.两球可视为点电荷,最初相距为d,都处于静止状态.
(1)若突然释放滑块P,求释放前、后小球B与滑块P间的作用力分别为多大;
(2)若对滑块P施加水平向右的外力作用,做加速度为a的匀加速直线运动,经过一段时间小球B与滑块P将会发生分离,求小球B与滑块P分离时的速度.
正确答案
解:(1)在释放P之前,对小球B受力分析可知:
释放P之后,在库仑力的作用下BP共同开始运动,它们共同的加速度为:
则,)受到的小球B给它的作用力为:
(2)假设两者要分离时A、B两小球相距L,分离这一瞬间,BP之间的弹力为零,小球B具有和P共同的加速度a,此时小球B仅受到小球A给它的库仑力.
则:得:
故滑块P共运动了:
由匀加速运动学公式v2=2as可得:.
答:(1)释放前、后小球B与滑块P间的作用力分别为k和k
.
(2)小球B与滑块P分离时的速度是.
解析
解:(1)在释放P之前,对小球B受力分析可知:
释放P之后,在库仑力的作用下BP共同开始运动,它们共同的加速度为:
则,)受到的小球B给它的作用力为:
(2)假设两者要分离时A、B两小球相距L,分离这一瞬间,BP之间的弹力为零,小球B具有和P共同的加速度a,此时小球B仅受到小球A给它的库仑力.
则:得:
故滑块P共运动了:
由匀加速运动学公式v2=2as可得:.
答:(1)释放前、后小球B与滑块P间的作用力分别为k和k
.
(2)小球B与滑块P分离时的速度是.
电荷量为+1.6×10-9C的在A点时具有的电势能为2.0×10-7J,在B点具有的电势能为5.2×10-7J,则AB间的电势差UAB( )
正确答案
解析
解:据题得,若点电荷从A移到B,电势能增加△Ep=EPB-EPA=5.2×10-7J-2×10-7J=3.2×10-7J
则电场力做功为 W=-△EP=-3.2×10-7J
AB间的电势差 UAB==
=-200V
故选:A.
如图所示,范围足够大的匀强电场,场强大小为E,方向竖直向上.一质量为m、带电量+q的小球,在电场中以某一初速度沿电场方向做匀减速直线运动,不计空气阻力,其速度大小为
,物体运动距离为s时速度变为零,则在此过程中( )
正确答案
解析
解:A、由于物体所受电场力和运动方向相同,故电场力做正功W=qES,故A错误;
B、电场力做正功,电势能减小物体的电势能减小了qES,故B错误;
C、除重力外其余力做的功等于机械能的增加量;除重力外只有电场力做功,由于电场力做功为qES,机械能增加qES;故C正确;
D、物体做减速运动,合外力做负功,动能减小,由动能定理得:△Ek=-F合S=-maS=-0.6EqS,所以物体的动能减少了0.6qES,故D错误.
故选:C.
如图所示,固定的半圆弧形光滑轨道置于水平方向的匀强电场和匀强磁场中,轨道圆弧半径为R,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,电场强度为E,方向水平向左.一个质量为m的小球(可视为质点)放在轨道上的C点恰好能静止,圆弧半径OC与水平直径AD的夹角为α(sinα=0.8).
(1)求小球带何种电荷?电荷量是多少?
(2)如果将小球从A点由静止释放,小球在圆弧轨道上运动时,对轨道的最大压力的大小是多少?
正确答案
解:(1)小球在C点受重力、电场力和轨道的支持力处于平衡,电场力的方向一定是向左的,与电场方向相同,如图所示.因此小球带正电荷.
则有:3mg=4qE
小球带电荷量为:
(2)小球从A点释放后,沿圆弧轨道滑下,还受方向背离圆心的洛仑兹力f,力f随速度增大而增大,小球通过C点时速度(设为v)最大,力f最大,且qE和mg的合力方向沿半径OC,因此小球对轨道的压力最大.有:
通过C点的速度为:
小球在重力、电场力、洛仑兹力和轨道对它的支持力作用下沿轨道做圆周运动,有:
最大压力的大小等于支持力为:
答:(1)小球带正电荷,电荷量是
(2)如果将小球从A点由静止释放,小球在圆弧轨道上运动时,对轨道的最大压力的大小是
解析
解:(1)小球在C点受重力、电场力和轨道的支持力处于平衡,电场力的方向一定是向左的,与电场方向相同,如图所示.因此小球带正电荷.
则有:3mg=4qE
小球带电荷量为:
(2)小球从A点释放后,沿圆弧轨道滑下,还受方向背离圆心的洛仑兹力f,力f随速度增大而增大,小球通过C点时速度(设为v)最大,力f最大,且qE和mg的合力方向沿半径OC,因此小球对轨道的压力最大.有:
通过C点的速度为:
小球在重力、电场力、洛仑兹力和轨道对它的支持力作用下沿轨道做圆周运动,有:
最大压力的大小等于支持力为:
答:(1)小球带正电荷,电荷量是
(2)如果将小球从A点由静止释放,小球在圆弧轨道上运动时,对轨道的最大压力的大小是
如图所示,ABC是等边三角形,在A点放置电荷量为Q的点电荷时,取无穷远处电势为0,C点的电场强度大小和电势分别为E和ϕ.再在B点放置电荷量为-Q的点电荷时,C点的电场强度大小和电势分别( )
正确答案
解析
解:A点处点电荷Q在C点的电场强度大小为E,方向由A指向C.由E=k知,B点处点电荷-Q在C点的电场强度大小为E,方向由C指向B,两个电场强度的夹角为120°,根据平行四边形定则得知C点的合电场强度大小等于E.
AB连线的垂直平分线是一条等势线,且电势与无穷远相等,所以C点的电势为0.
故选:A.
如图1所示,直线AB是某电场中的一条电场线,一电子仅在电场力作用下,由电场线上A点沿直线运动到B点,其速度平方v2与位移x的关系如图2所示.以下判断正确的是( )
正确答案
解析
解:AC、由速度平方v2与位移x的关系图象看出,图线的斜率不变,电子的速度增大,电子所受电场力沿AB且做正功,由动能定律,eEx=m(
),故E为常量,为匀强电场,故AC错误.
B、电子所受电场力逆着电场方向,电场方向沿BA,沿电场线的方向电势降低.故B正确.
D、由速度图象看出,电子的速度增大,动能增大,根据能量守恒得知,电子的电势能减小,故D错误.
故选:B
(2015秋•诸城市期中)下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电荷在电场中的运动轨迹不一定跟电场线是重合的.只有当电场线是直线,而且电荷从静止开始释放或初速度与电场线共线时,电荷才可能沿电场线运动,故A错误.
B、匀强电场中各点的电场强度相同,只有位于同一等势面上的各点电势才相同,顺着电场线方向各点的电势依次降低,故B错误.
C、电动势表征电源将其他能转化为电能本领的大小.在直流电路中,电势差大小等于电压,两者本质不同,故C错误.
D、根据场强的定义式E=,知场强的单位为N/C,由公式E=
知场强的单位为V/m,则有1V/m=1N/C.故D正确.
故选:D
静电场方向平行于x轴,该电场的电势φ随x轴的分布可简化为如图所示的折线,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在-d<x<0内的场强大小 E=;在0<x区间内,场强方向沿x轴的负方向,而x<0的区域内,场强沿+x方向,所以在(-d<x<d)区间内,该电场不是匀强电场.故A错误.
B、由图可知,在(-d<x<d)区间内,x=0处的电势最低,所以若将一电子放在(-d<x<d)区间内,则电子在x=0处的电势能最大,故B错误;
C、若将一质子在(-d<x<0)区间内静止释放,则该质子在该区域中运动时的只有电场力做功,所以电势能与动能的总和始终为负值,故C正确;
D、若将一质子在(-d<x<0)区间内静止释放,由于静电场方向平行于x轴,则该质子在该区域中做直线运动.故D错误.
故选:C
静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线,图中φ0和d为已知量.一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动.已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为-A(0<A<qφ0).忽略重力.求:
(1)粒子所受电场力的大小;
(2)粒子的运动区间;
(3)粒子的运动周期.
正确答案
解:(1)由图可知,0与d(或-d)两点间的电势差为φ0
电场强度的大小
电场力的大小 .
(2)设粒子在[-x,x]区间内运动,速率为v,由题意得
由图可知
由①②得
因动能非负,有
得
即
粒子运动区间.
(3)考虑粒子从-x0处开始运动的四分之一周期
根据牛顿第二定律,粒子的加速度
由匀加速直线运动
将④⑤代入,得
粒子运动周期 .
解析
解:(1)由图可知,0与d(或-d)两点间的电势差为φ0
电场强度的大小
电场力的大小 .
(2)设粒子在[-x,x]区间内运动,速率为v,由题意得
由图可知
由①②得
因动能非负,有
得
即
粒子运动区间.
(3)考虑粒子从-x0处开始运动的四分之一周期
根据牛顿第二定律,粒子的加速度
由匀加速直线运动
将④⑤代入,得
粒子运动周期 .
如图所示,在光滑绝缘水平面上有一半径为R的圆,AB是一条直径,空间有匀强电场,场强大小为E,方向与水平面平行.在圆上A点有一发射器,以相同的动能平行于水平面沿不同方向发射带电量为+q的小球,小球会经过圆周上不同的点,在这些点中,经过C点的小球动能最大,由于发射时刻不同时,小球间无相互作用,且∠α=30°,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B:小球在匀强电场中,从a点运动到c点,根据动能定理qUAC=Ek得
因为到达C点时的小球的动能最大,所以UAC最大,则在圆周上找不到与C电势相等的点.且由A到C电场力对小球做正功.
过C点作切线,则CF为等势线.
过A点作CF的垂线,则该线为电场线,场强方向如图示.
因为∠CAB=30°,则连接CO,∠ACO=30°,所以电场方向与AC间的夹角θ为30°;故AB错误.
C、D:小球只受电场力,做类平抛运动.
x=Rcos30°=v0t,
y=R+Rsin30°=,
由以上两式得:Ek=mv02=
qER;故C正确,D错误
故选:C
(2015秋•任城区期中)下列关于电场中场强、电势、电势能的正确说法是( )
正确答案
解析
解:A、沿着电场线的方向电势逐渐降低,电场线密的地方,电场强度大,电场线疏的地方电场强度小.则知电场强度与电势无关,电场强度大的地方,电势不一定高.故A错误.
B、公式式U=Ed中,d是两点间沿电场线方向的距离.在匀强电场中,E为恒值,任意两点间的电势差与两点间沿电场线方向的距离才成正比.故B错误.
C、由功能关系知,Ep1-Ep2=W电,若Ep2=0,则Ep1=W电,即电势能等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功,故C正确.
D、电势差的公式UAB=采用比值法定义,可知UAB与WAB、q无关.故D错误.
故选:C
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