- 电场:电流
- 共19537题
真空中有一匀强电场,方向沿Ox轴正方向,若一带电粒子质量为m,电荷量为q,从O点以初速度v0沿Oy轴正方向进入电场,经一定时间到达A点.此时速度大小也为v0,方向沿Ox轴正方向,如图所示,已知重力加速度为g,试求:
(1)从O到A的时间△t及OA连线与Ox轴的夹角θ;
(2)该匀强电场的电场强度E;
(3)若设O点电势为零,则A点电势为多少?
正确答案
解:(1)粒子从O到A的运动,Oy方向,根据速度时间关系公式,有:
0-v0=-g△t ①
根据位移时间关系公式,有:
0-v02=2(-g)y ②
Ox方向做匀加速直线运动,根据速度时间关系公式,有:
v0=△t ③
根据速度位移关系公式,有:
v02=2x ④
而=tanθ ⑤
联立可得:θ=45°,△t=.
(2)根据①②③④得:
=g
该匀强电场的电场强度:
E=.
(3)若设O点电势为零,则A点电势为φA,在水平方向上只受电场力作用,则电场力做正功,电势能减少,动能增加.
由WOA=q(φO-φA)=mv02
得φA=-
答:(1)从O到A的时间△t为,OA连线与Ox轴的夹角θ为45°;
(2)该匀强电场的电场强度E为;
(3)若设O点电势为零,则A点电势为.
解析
解:(1)粒子从O到A的运动,Oy方向,根据速度时间关系公式,有:
0-v0=-g△t ①
根据位移时间关系公式,有:
0-v02=2(-g)y ②
Ox方向做匀加速直线运动,根据速度时间关系公式,有:
v0=△t ③
根据速度位移关系公式,有:
v02=2x ④
而=tanθ ⑤
联立可得:θ=45°,△t=.
(2)根据①②③④得:
=g
该匀强电场的电场强度:
E=.
(3)若设O点电势为零,则A点电势为φA,在水平方向上只受电场力作用,则电场力做正功,电势能减少,动能增加.
由WOA=q(φO-φA)=mv02
得φA=-
答:(1)从O到A的时间△t为,OA连线与Ox轴的夹角θ为45°;
(2)该匀强电场的电场强度E为;
(3)若设O点电势为零,则A点电势为.
在坐标原点O处有一场源点电荷Q=+8.0×10-8C,离O点2.0cm处的B点有一点电荷q=+1.0×10-9C.(静电力常量k=9.0×109N•m2/C2)
(1)求B点的场强大小和方向;
(2)若在B点放的是q1=-2.0×10-9C的点电荷,求q1所受的电场力大小和方向.
正确答案
解:(1)B点的场强大小 E=k=9×109×
=1.8×106N/C 方向:沿x轴正向.
(2)q1所受的电场力大小为 F=Eq=1.8×106×2.0×10-9N=3.6×10-3N,方向:沿x轴负向
答:(1)B点的场强大小为1.8×105V/m,方向为x轴正向;
(2)q1所受的电场力大小为3.6×10-3N,方向为x轴负向.
解析
解:(1)B点的场强大小 E=k=9×109×
=1.8×106N/C 方向:沿x轴正向.
(2)q1所受的电场力大小为 F=Eq=1.8×106×2.0×10-9N=3.6×10-3N,方向:沿x轴负向
答:(1)B点的场强大小为1.8×105V/m,方向为x轴正向;
(2)q1所受的电场力大小为3.6×10-3N,方向为x轴负向.
如图所示,在负点电荷Q的一条电场线上的A处,放一个电量大小为5.0×10-8C的正点电荷q1,q1受到的电场力F1=2.0×10-5N.求:
(1)A点处的电场强度的大小和方向;
(2)如果在A处换上另一个电量大小为-2.0×10-8C的负点电荷q2,它受到的电场力F2的大小和方向如何?
正确答案
解:(1)由电场强度的定义式可得
A点处电场强度大小:
电场强度的方向:指向负点电荷Q
(2)负点电荷q2受到的电场力的大小F2=qE=2.0×10-8×4.0×102=8.0×10-6N
其方向:背离负点电荷Q向右
答:(1)A点处的电场强度的大小4×102N/C和方向为指向负点电荷Q;
(2)负点电荷q2受到的电场力F2的大小8.0×10-6N,方向为背离负点电荷Q向右
解析
解:(1)由电场强度的定义式可得
A点处电场强度大小:
电场强度的方向:指向负点电荷Q
(2)负点电荷q2受到的电场力的大小F2=qE=2.0×10-8×4.0×102=8.0×10-6N
其方向:背离负点电荷Q向右
答:(1)A点处的电场强度的大小4×102N/C和方向为指向负点电荷Q;
(2)负点电荷q2受到的电场力F2的大小8.0×10-6N,方向为背离负点电荷Q向右
将一电荷量为-2.0×10-8C的检验电荷q放在电场中某点,其受到的电场力为4.0×10-3N,方向向左,则该点处的电场强度大小为______N/C,电场强度的方向为______.
正确答案
2×105
向右
解析
解:正试探电荷在该点所受的电场力方向水平向右,而负电荷受到电场力与电场强度方向相反,则该点的电场方向水平向右.该点的电场强度为:
E==
=2×105N/C,
故答案为:2×105;向右.
如图所示,绝缘细线一端固定于O点,另一端连接一带电荷量为q,质量为m的带正电小球,该装置处于水平向右的匀强电场中,小球静止时细线与竖直方向成α角,求细线的拉力F及匀强电场的电场强度E.
正确答案
解:小球受力如图所示:
小球处于平衡状态所以有:
绳子拉力:
根据:Eq=mgtanα,得:
故绳子上拉力为:,电场强度为:
,方向水平向右.
解析
解:小球受力如图所示:
小球处于平衡状态所以有:
绳子拉力:
根据:Eq=mgtanα,得:
故绳子上拉力为:,电场强度为:
,方向水平向右.
A、B两点各放有电量为+Q和+2Q的点电荷,A、B、C、D四点在同一直线上,且AC=CD=DB.将一正电荷从C点沿直线移到D点,则 ( )
正确答案
解析
解:设AC=CD=DB=L
+Q在C点产生的电场强度大小,方向向右
+2Q在C点产生的电场强度大小,方向向左
所以C点实际场强方向向右
+Q在D点产生的电场强度大小,方向向右
+2Q在D点产生的电场强度大小,方向向左
所以D点实际场强方向向左
所以从C点沿直线移到D点,场强方向先向右后向左,所以正电荷受电场力的方向也是先向右后向左,
所以电场力先做正功再做负功.
故选A.
如图所示,N(N>5)个小球均匀分布在半径为R的圆周上,圆周上P点的一个小球所带电荷量为-2q,其余小球带电量为+q,圆心处的电场强度大小为E.若仅撤去P点的带电小球,圆心处的电场强度大小为( )
正确答案
解析
解:假设圆周上均匀分布的都是电量为+q的小球,由于圆周的对称性,圆心处场强为0,则知P处q在圆心处产生的场强大小为 E1=k,方向水平向左,可知图中所有+q在圆心处的场强E2=E1=k
,方向水平向右,图中-2q在圆心处产生的场强大小 E3=k
,方向水平向右.
根据电场的叠加有:E2+E3=E,则得k=
,所以若仅撤去P点的带电小球,圆心处的电场强度大小为
.
故选:C.
关于电场强度E的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B电场强度是描述电场本身的性质的物理量,与试探电荷无关,不能说电场强度与电场力F成正比,与电量q成反比.故A错误,B正确.
C、物理学上规定,场强方向与放在该点的正电荷所受电场力方向相同,与放在该点的负电荷所受电场力方向相反.故C错误.
D、由上可知D错误.
故选B
如图所示,光滑绝缘水平面上带异号电荷的小球A、B,它们一起在水平向右的匀强电场中向右做匀加速运动,且保持相对静止.设小球A的带电量大小为QA,小球B的带电量大小为QB,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、假设小球A带正电,小球B带负电,对小球各自受力分析,
小球B受向左的电场力和A对B向左的库仑力,所以小球B的合力向左.
由于小球A、B向右做匀加速运动,所以它们所受合力方向水平向右.故A、B错误.
C、小球A带负电,小球B带正电,对小球各自受力分析,由牛顿第二定律得:
对小球B:EQB-=mBaB ①
对小球A:-EQA=mAaA ②
①②两式相加得:EQB-EQA=mBaB+mAaA
所以必有QA<QB,故C错误,D正确.
故选D.
如图所示,真空中O点处固定一点电荷Q,同时在O点通过绝缘细线悬挂一带电荷量为q质量为m的小球,开始时细线与小球处在水平位置且静止,释放后小球摆到最低点时,细线的拉力为4mg,则固定电荷Q在最低点B处产生的场强大小为( )
正确答案
解析
解:小球从A到B过程,受重力、拉力和静电力,只有重力做功,运用动能定理得到
解得
v= ①
在最低点,重力、拉力和静电力的合力提供向心力,假设静电力向下,根据牛顿第二定律,有
②
解得
F=mg
故B滴点的场强为:E=
故选A.
如图所示,一质量m=0.8g,带电量大小q=2.0×10-6C带电小球,用绝缘细丝线悬挂,置于水平向右的匀强电场中,处于静止.已知θ=45°,求:
(1)小球带什么电?
(2)匀强电场的场强多大?(g=10m/s2)
(3)若剪断细丝线,小球在电场中做什么运动?
正确答案
解:(1)小球受力如图,由于电场力F与场强方向相反,说明小球带负电.
(2)小球的电场力 F=qE
由平衡条件得:F=mgtanθ
则得qE=mgtanθ
解得 E==
N/C=4000N/C
(3)剪断细线后小球只受重力和电场力,两个力都是恒力,所以小球做初速度为零的匀加速直线运动.
根据牛顿第二定律得:ma=,a=
g
即小球做加速度为g的匀加速直线运动.
答:
(1)小球带负电.
(2)匀强电场的场强为4000N/C.
(3)若剪断细丝线,小球在电场中做加速度为g的匀加速直线运动.
解析
解:(1)小球受力如图,由于电场力F与场强方向相反,说明小球带负电.
(2)小球的电场力 F=qE
由平衡条件得:F=mgtanθ
则得qE=mgtanθ
解得 E==
N/C=4000N/C
(3)剪断细线后小球只受重力和电场力,两个力都是恒力,所以小球做初速度为零的匀加速直线运动.
根据牛顿第二定律得:ma=,a=
g
即小球做加速度为g的匀加速直线运动.
答:
(1)小球带负电.
(2)匀强电场的场强为4000N/C.
(3)若剪断细丝线,小球在电场中做加速度为g的匀加速直线运动.
如图所示,将带电量为Q的正点电荷A固定在水平直线O点处,则A右方r处的P点电场强度大小为______.欲使P点电场强度为0,可在电荷A左方2r处再放一个点电荷B,则点电荷B应带______电(填“正”或“负”),电量为______.
正确答案
解:据点电荷的场强公式E=可得:则A右方r处的P点电场强度大小
,方向向右;
欲使P点电场强度为0,另一个电荷在该点产生的场强度大小,方向向左,所以在B点放负电荷,设电量为Q1,
据点电荷的场强公式可知:=
,所以Q1=9Q
故答案为:;负;9Q.
解析
解:据点电荷的场强公式E=可得:则A右方r处的P点电场强度大小
,方向向右;
欲使P点电场强度为0,另一个电荷在该点产生的场强度大小,方向向左,所以在B点放负电荷,设电量为Q1,
据点电荷的场强公式可知:=
,所以Q1=9Q
故答案为:;负;9Q.
(2015秋•南安市校级期中)质量为m的带电小球带电量为+q,用绝缘细线悬挂在水平向左的匀强电场中,平衡时绝缘细线与竖直方向成37°角,重力加速度为g.求电场强度的大小.
正确答案
解:对小球受力分析,受到重力、电场力和细线的拉力,结合平衡条件运用合成法,如图,
由几何知识得:mgtan37°=qE
解得:E=
答:电场强度的大小是.
解析
解:对小球受力分析,受到重力、电场力和细线的拉力,结合平衡条件运用合成法,如图,
由几何知识得:mgtan37°=qE
解得:E=
答:电场强度的大小是.
在一个点电荷Q的电场中,Ox坐标轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为1.0m和2.0m.已知放在A、B两点的检验电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同,电场力的大小跟检验电荷所带电荷量大小的关系图象如图中直线a、b所示,放在A点的电荷带负电,放在B点的电荷带正电.求:
(1)A点的电场强度的大小和方向.
(2)试判断点电荷Q的电性,并确定点电荷Q的位置坐标.
正确答案
解:(1)由图可得A点电场强度的大小EA=.
因A点的电荷带负电,而受力指向x轴正方向,故A点场强方向沿x轴负方向.
(2)因A点的负电荷受力和B点的正电荷受力均指向x轴正方向,故点电荷Q应位于A、
B两点之间,且带正电.
由图可得EB=30N/C
设点电荷Q的坐标为x,则,
解得x=1.75m.
答:(1)A点的电场强度的大小和方向沿x轴负方向.
(2)点电荷Q的带正电,且点电荷Q的位置坐标1.75m.
解析
解:(1)由图可得A点电场强度的大小EA=.
因A点的电荷带负电,而受力指向x轴正方向,故A点场强方向沿x轴负方向.
(2)因A点的负电荷受力和B点的正电荷受力均指向x轴正方向,故点电荷Q应位于A、
B两点之间,且带正电.
由图可得EB=30N/C
设点电荷Q的坐标为x,则,
解得x=1.75m.
答:(1)A点的电场强度的大小和方向沿x轴负方向.
(2)点电荷Q的带正电,且点电荷Q的位置坐标1.75m.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、奥斯特发现电流的磁效应,而法拉第得出电磁感应现象,故A错误;
B、电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置,而转化的本领称之为电动势,故B正确;
C、库仑通过实验研究,发现了电荷间的相互作用规律,即为F=K,故C正确;
D、电场强度E=和磁感应强度B=
都是用比值定义,故D正确;
故选:BCD.
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