- 电场:电流
- 共19537题
如图所示,直线形挡板p1p2p3与半径为r的圆弧形挡板p3p4p5平滑连接并安装在水平台面b1b2b3b4上,挡板与台面均固定不动。线圈c1c2c3的匝数为n,其端点c1、c3通过导线分别与电阻R1和平行板电容器相连,电容器两极板间的距离为d,电阻R1的阻值是线圈c1c2c3阻值的2倍,其余电阻不计,线圈c1c2c3内有一面积为S、方向垂直于线圈平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B随时间均匀增大。质量为m的小滑块带正电,电荷量始终保持为q,在水平台面上以初速度v0从p1位置出发,沿挡板运动并通过p5位置。若电容器两板间的电场为匀强电场,p1、p2在电场外,间距为L,其间小滑块与台面的动摩擦因数为μ,其余部分的摩擦不计,重力加速度为g.
求:
(1)小滑块通过p2位置时的速度大小。
(2)电容器两极板间电场强度的取值范围。
(3)经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围。
正确答案
见解析
(1)小滑块运动到位置p2时速度为v1,由动能定理有:
-umgL= ①
v1= ②
(2)由题意可知,电场方向如图,若小滑块能通过位置p,则小滑块可沿挡板运动且通过位置p5,设小滑块在位置p的速度为v,受到的挡板的弹力为N,匀强电场的电场强度为E,由动能定理有:
-umgL-2rEqs= ③
当滑块在位置p时,由牛顿第二定律有:N+Eq=m ④
由题意有:N≥0 ⑤
由以上三式可得:E≤ ⑥
E的取值范围:0< E≤ ⑦
(3)设线圈产生的电动势为E1,其电阻为R,平行板电容器两端的电压为U,t时间内磁感应强度的变化量为B,得: ⑧
U=Ed
由法拉第电磁感应定律得E1=n ⑨
由全电路的欧姆定律得E1=I(R+2R) ⑩
U=2RI
经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围:0<≤
。
8分)如图,两块平行金属板A、B彼此平行放置,板间距离为d,两板分别带有等量异种电荷,且A板带正电,两板中间有一带负电的油滴P,当两板水平放置时,油滴恰好平衡,若把两板倾斜60°,把油滴从P静止释放,油滴可以打在金属板上,问:
(1)油滴将打在哪块金属板上?
(2)油滴打在金属板上的速率是多少?
正确答案
(1)A板(2)
试题分析:(1)将打在A板上.
(2)水平放置时有Eq=mg.
把重力分解为平行电场方向和垂直电场方向,则沿电场方向的加速度为:a=g/2
打到板上的时间为:
油滴受到的合力为mg,所以加速度为g
达到板上速度的大小为:
点评:此题是一道力电综合性的题目,难度系数较大,结合动能定理解题比较方便
(8分)如图13所示,有三块大小相同平行导体板A、B、C,其中A与B间距是B与C间距的一半,且A、B两板所构成的电容器的电容为10-2μF,电池电压为2V,求A、B两板上的电荷量分别为多少?
正确答案
;
根据可知
电容器AB的带电荷量
其中A板带负电,B板带正电
电容器BC的带电荷量
其中B板带正电,C板带负电
所以A板电荷量
B板电荷量
如图所示,用静电计测量电容器两板间的电势差,不改变两板的带电量,把A板向右移,静电计指针偏角将_______;在AB板间插入一块电介质,静电计指针偏角将__________.
正确答案
减小,减小
根据:C=,d变小,C增大;又因为
,Q不变,C变大,所以U变小;静电计偏角与电容其电压成正比,所以偏角变小;插入电介质ε变大,c变大,Q不变,U变小,夹角变小。
在研究平行板电容器电容的实验中,电容器的A、B两极板带有等量异种电荷,A板与静电计连接,如图所示。实验中可能观察到(填增大、减小或不变)
(1)当增大A、B板间的距离,静电计指针张角
(2)把B板向上平移, 了A、B板的正对面积,静电计指针张角
(3)在A、B板间放入一介质板, 了板间的介电常数,静电计指针张角
正确答案
增大 减小 增大 增大 减小
试题分析:(1)电容器与电源断开,电量不变,由电容公式可知增大A、B板间的距离,电容减小,由U=Q/C可知电压增大,静电计指针张角变大(2)把B板向上平移,减小A、B板的正对面积,电容减小,电压增大,张角增大(3)在A、B板间放入一介质板,电容增大,电压减小,张角减小
点评:处理此类问题先要确定电容器的不变量,电容器与电源断开电量不变,电容器始终与电源连接电压不变
有一平行板电容器,两板间电压为3V,现使它放电,电量减少3×10-4 C,电容器两极间电压降为1V,此电容器的电容是 μF,电容器原来的带电量是 C,若电容器极板上的电量全部放掉,电容器的电容是 μF。
正确答案
150μF、 4.5×10-4C、 150μF ;
试题分析:根据公式可得
,根据公式
可得
,解得
,电容表示电容器容纳电荷的本领,所以电容器极板上的电量全部放掉,电容器的电容仍未150μF ;
点评:对于电容器的电容,表征电容器容纳电荷的本领大小,与其电量、电压无关.求电容可用
如图所示,在平行金属板AB间和BC间分别由电源提供恒定的电压U1和U2,且U2>U1。在A板附近有一电子,质量为m,电荷量为-e,由静止开始向右运动,穿过B板的小孔进人BC之间,若AB间距为d1,BC间距为d2。求:
(1)电子通过B板小孔后向右运动距B板的最大距离;
(2)电子在AC间往返运动的周期。
正确答案
(1)xm=;(2)T=2t1+2t2="…………" =
(
+
)
(1)(共3分)设这个最大距离为xm,则由功能关系,有:
q·d1 = q
·xm (1分) ∴xm=
(2分)
(2)(共5分)eU1 =mv(1分) d1 =
t1(1分) xm=
t2(1分)
∴T=2t1+2t2="…………" =(
+
)(2分)
如图所示,一颗质量为m、电荷量为q的微粒,从两块相距为d、水平放置的平行板中某点由静止释放,落下高度h后,在平行板上加上一定的电势差U,带电微粒经一定时间后速度变为零。若微粒通过的总位移为H,试问两板间的电势差为多少?
正确答案
用牛顿第二定律结合运动学公式,解答过程表示为:从位置1到位置2时,设速度为,则
从位置2到位置3有:,且
联立解得。
用动能定理,解答过程表示为:从位置1到位置3,根据动能定理有,
解得。
水平面中的平行导轨相距L,它们的右端与电容为C的电容器的两块极板分别相连如图,直导线ab放在导轨上并与其垂直相交,磁感应强度为B的匀强磁场竖直向下穿过导轨面。若发现电容器上极板上带负电荷,则ab向______沿导轨滑动(填向“左”或向“右”);如电容器的带电荷量为Q,则ab滑动的速度v=_________
正确答案
左
试题分析:直导线切割磁感线产生感应电动势,直导线相当于电源,根据安培右手定则,磁感线穿过手心,大拇指指向导体棒运动方向,四指所指即电流方向,若导体棒向右运动电流方向自b到a,电源内部电流从负极流向正极,a为正极,那么上极板带正电,不符合要求。若导体棒向左运动电流方向自a到b,电源内部电流从负极流向正极,a为负极,那么上极板带负电,符合要求。电容器电压等于电源电动势,电荷量,所以
点:电磁感应 电容器
如图,平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接,极板B接地,若减小电容器极板间的距离,则(填“增大”、“减小”、“保持不变”)电容______,静电计指针偏角________,两板间场强_______。
正确答案
增大 减小 不变
根据,减小电容器极板间的距离,则电容增大,
因为电量不变,电容增大,所以电势差减小,则静电计指针偏角减小,电场强度跟电荷密度成正比因为
不变,所以两板间场强不变(
)
(1)带电微粒的比荷是多少?带何处电荷?
(2)要使微粒束能从距N板处飞出电场,则所加的电压U2应为多少?
正确答案
(1)(2)U2=2U0-U1
(1)当电压为U0时,小球受力平衡
因此小球带负电,
(2)由于两次偏转的位移大小相同,因此可知两次运动的加速度大小相同,有竖直方向的合外力大小相同。
即
带入(1)中结果得U2=2U0-U1
有带电平行板电容器竖直安放如图所示,两板间距d="0.1" m,电势差U="1000" V,现从平行板上A处以vA="3" m/s速度水平向左射入一带正电小球(知小球带电荷量q=10-7 C,质量m="0.02" g),经一段时间后发现小球打在A点正下方的B处,求:
小题1:在图上粗略画出带电小球从A运动到B的轨迹。
小题2:算出A、B间的距离sAB;
小题3:小球到达B点时的动能.(g取10 m/s2)
正确答案
小题1:略
小题2:7.2×10-2 m
小题3:1.044×10-4J
(2)设球飞行时间为t,则在竖直方向上有sAB=gt2 在水平方向上有
所以sAB=
gt2=7.2×10-2 m.
(3)EK=mgs+mv02/2=1.044×10-4J
如图所示,一电荷量q=3×10-4C带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点.S合上后,小球静止时,细线与竖直方向的夹角α=37°.已知两板相距d=0.1m,电源电动势E=12V,内阻r=2Ω,电阻R1=4Ω,R2=R3= R4 =12Ω,(g=10m/s2,).求:
(1)流过电源的电流强度;
(2)两板间的电场强度的大小;
(3)小球的质量.
正确答案
(1)I="1" A (2)E1=100N/C(3)m=4×10-3 kg
(14分)解析:(1)R2与R3并联后的电阻值
解得 2分
由闭合电路欧姆定律得: 2分
解得: I="1" A 1分
(2)电容器两板间的电压 UC=I(R1+R23) 2分
电容器两板间的电场强度 2分
解得 E1=100N/C 1分
(3)小球处于静止状态,所受电场力为F,由平衡条件得: 2分
又有:F=qE 所以 1分
解得 m=4×10-3 kg 1分
本题考查的是电容器极板间的电场强度和带电小球的受力分析以及闭合电路欧姆定律的应用,是一道综合性比较强的题。
如图所示,平行板电容器两板间距离为d,所带电量为Q,且上极板带正电。一质量为m,带电量为q的小球,在离平行板电容器上极板小孔A的正上方h处自由释放,到达下极板时小球的速度恰好为零(小球不与下极板接触)。已知重力加速度为g。
(1)试分析小球所带电荷的性质,并简要说明小球的运动过程。
(2)小球开始下落到速度减为零的过程中所用的时间和最大速度分别为多少?
(3)电容器的电容为多少?
正确答案
(1)小球先做自由落体运动,进入电容器后做匀减速直线运动,至接近下极板时,速度减为零
(2)
(3)
(1)因为平行板电容器两板间的匀强电场方向竖直向下,根据小球在板间的运动可判断小球带正电;小球先做自由落体运动,进入电容器后做匀减速直线运动,至接近下极板时,速度减为零。(3分+2分)
(2)设小球在电容器外运动的时间为,在电容器内运动时间为
,最大速度为
,在电容器内加速度大小为
小球在电容器外做自由落体运动,由自由落体运动规律有:
① (2分)
小球运动过程中的最大速度为进入小孔A时的瞬时速度,所以有
② (1分)
由小球运动特点可以看出, ③ (1分)
又 ④ (1分)
小球下落的时间: ⑤ (1分)
联立以上五式求解得: ;
(2分)
(3)设电容器的电容为C,两板间电压为U,两板间场强为E。以小球为研究对象,运动过程中小球受重力和电场力的作用向下做匀减速运动,由牛顿第二定律有: ⑤ (2分)
由匀强电场场强公式: ⑥ (1分)
又 ⑦ (1分)
联立以上各式求解得,该电容器的电容为:(2分)
说明:用其它方法求解,只要正确,同样给分。
有一个电容器,它带电量Q=1×10-6C时,两极板间的电压U=1V,则这个电容器的电容为______F.当两极板间的电压U=3V时,此电容器的带电量是______C.
正确答案
这个电容器的电容为C==
F=1×10-6F
由C=得:Q=CU′=1×10-6×3C=3×10-6C
故答案为:1×10-6,3×10-6.
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