- 电场:电流
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在某一电场中的P点放入一个带电荷量为q=2×10-4C的负电荷,所受电场力大小为F=16N,方向水平向左.求P点的电场强度大小及方向.
正确答案
解:由E=得,E=
=8×104N/C,场强方向与负电荷所受电场力方向相反,即水平向右.
答:P点的电场强度大小8×104N/C,方向水平向右.
解析
解:由E=得,E=
=8×104N/C,场强方向与负电荷所受电场力方向相反,即水平向右.
答:P点的电场强度大小8×104N/C,方向水平向右.
如图所示,小圆盘水平固定,带电量为+Q,从盘心O处释放一个带电量为+q、质量为m的小球,由于电场力的作用,小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的c点,Oc=h1,又知过竖直线b点时小球的速度最大,Ob=h2,重力加速度为g,规定圆盘的电势为零.由此可确定( )
正确答案
解析
解:A、小球通过b点时的速度最大,则在b点时小球所受的电场力与重力平衡,则有,qEb=mg,Eb=.故A正确.
B、b到c过程,小球做减速运动,到达c处时的加速度向下,合力向下,则重力大于电场力,则有:qEc<mg,Ec<.故B错误.
C、D、O到c,根据动能定理得,W电-mgh1=0,电场力做正功,W电=mgh1,电势能减小mgh1,o点电势能为0,所以c点电势能为-mgh1,c点的电势为.
由于小球所受的电场力向上,电场线向上,根据顺着电场线方向电势降低可知,b的电势应大于.故C、D错误,
故选:A.
如图表示一个电场中a、b、c、d四点分别引入试探电荷,测得试探电荷所受的力F与电荷量q之间的函数关系,如图所示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:图线斜率的绝对值为,可知直线的斜率表示电场强度的大小,d图线斜率的绝对值最大,所以d点的电场强度最大,c图线斜率的绝对值最小,电场强度的最小.所以四点场强的大小关系是Ed>Ea>Eb>Ec.显然,该电场不是匀强电场,场源不一定是正电荷.故B正确,A、C、D错误.
故选:B
用比值定义物理量是物理学中一种常用方法,下面有四个物理量,其中不属于比值法定义的一组是( )
正确答案
解析
解:A、电场强度E=,属于比值定义法,电场强度E与电场力及检验电荷的电荷量无关,而电场强度E=
,却与U及d有关,故A属于比值定义法,D不属于定义法;
B、电势ϕ=中,ϕ与EP及q均无关,属于比值定义法,故B属于比值定义法;
C、电容的定义式中,C与两板间的电量及两板间的电势差无关,属于比值定义法,故C属于比值定义法;
本题选择不属于的,故选:D.
关于电场强度的理解,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电场强度E由电场本身的性质决定,与放入电场中的电荷,以及电荷所受的电场力无关.故A错误.
BC、在公式E=中,Q是场源电荷,则知E与Q成正比,与r2成反比,故B正确,C错误.
D、在公式E=中,d表示匀强电场中两点间沿电场方向的距离.故D错误.
故选:B
如图,光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定,杆上套有一带正电的小球,质量为m,带电荷量为q.为使小球静止在杆上,可加一匀强电场.所加电场的场强满足什么条件时,小球可在杆上保持静止( )
正确答案
解析
解:
A、若电场方向垂直于杆斜向上,小球受到的电场力方向也垂直于杆斜向上,在垂直于杆的方向小球受力能平衡,而在平行于杆方向,重力有沿杆向下的分力,没有力与之平衡,则小球将向下滑动,不能保持静止.故A错误.
B、若电场方向竖直向上,此时球受两个力,竖直向上的电场力和竖直向下的重力,根据二力平衡可知,Eq=mg,故E=.故B正确.
C、如电场方向平行于杆斜向上,此时受三个力,重力、沿杆方向的电场力和支持力.重力和电场力垂直于杆方向的分力的合力和支持力等值反向,重力和电场力沿杆子方向的分力大小相等方向相反,有mgsinθ=Eq,故E=,故C正确;
D、若电场方向向右,此时受三个力,重力、电场力和支持力.重力和电场力垂直于杆方向的分力的合力和支持力等值反向,重力和电场力沿杆子方向的分力大小相等方向相反,有mgsinθ=Eqcosθ,故E=,故D错误.
故选:BC.
在电场中的P点放一电量为4×10-9C的点电荷,它受到的电场力大小为2×10-5N,则P点的电场强度大小为______N/C,当这一电荷的电量减少为2×10-9C,则电荷受到的电场力大小为______N,如果取走这个电荷,则P点的电场强度大小为______N/C.
正确答案
5×103
5×103
解析
解:由题意:检验电荷的电荷量 q=1×10-8C,所受的静电力 F=2×10-5N,则P点的场强为:
E==
N/C=5×103N/C.
把检验电荷的电荷量减小为1×10-9C,该点的场强不变,则检验电荷所受到的静电力为:
F′=q′E=2×10-9×5×103N=1×10-5N
电场强度反映电场本身的强弱和方向,由电场本身决定,与检验电荷无关,
所以如果把这个检验电荷取走,则P点的电场强度不变,仍为2000N/C.
故答案为:5×103,1×10-5,5×103.
如图所示,匀强电场分布在边长为L的正方形区域ABCD内,M、N分别为AB和AD的中点,一个初速度为v0,质量为m的带负电粒子q沿纸面射入电场.带电粒子的重力不计.
(1)如果带电粒子从M点垂直电场方向进入电场后,恰好从D点离开电场,求匀强电场的电场强度E和带电粒子从D点离开电场时的动能Ek1.
(2)若带电粒子从N点垂直BC方向射入电场,它在电场中的运动时间t是多少?离开电场时的动能Ek2为多大?
正确答案
解:(1)从M→D过程粒子做类平抛运动,则
沿v0方向有:L=v0t
垂直v0方向:L=
at2
又 a=
解得:E=
根据动能定理得:
qEL=Ek1-
mv02,
联立上两式得Ek1=mv02.
(2)带电粒子从N点垂直BC方向射入电场,粒子做匀加速直线运动,则
L==
又E=
解得 t=
根据动能定理得:
qEL=Ek2-mv02,
联立上两式得Ek2=mv02.
答:
(1)匀强电场的电场强度E为,带电粒子从D点离开电场时的动能Ek1为mv02.
(2)粒子在电场中的运动时间t是,离开电场时的动能Ek2为
mv02.
解析
解:(1)从M→D过程粒子做类平抛运动,则
沿v0方向有:L=v0t
垂直v0方向:L=
at2
又 a=
解得:E=
根据动能定理得:
qEL=Ek1-
mv02,
联立上两式得Ek1=mv02.
(2)带电粒子从N点垂直BC方向射入电场,粒子做匀加速直线运动,则
L==
又E=
解得 t=
根据动能定理得:
qEL=Ek2-mv02,
联立上两式得Ek2=mv02.
答:
(1)匀强电场的电场强度E为,带电粒子从D点离开电场时的动能Ek1为mv02.
(2)粒子在电场中的运动时间t是,离开电场时的动能Ek2为
mv02.
为了测量电荷+Q在A点激发的电场强度,放入检验电荷q,测出q的受力FA,则( )
正确答案
解析
解:A、检验电荷可以是正电荷,也可以是负电荷,故A错误.
B、如果q的电量较大,足以影响到Q的分布状况,从而改变了原电场的分布,则q不能作为检验电荷,故B正确.
C、场强反映电场本身的强弱和方向,由电场决定,与检验电荷无关,如果在A点换上检验电荷q′,测得受力为FA′,由场强的定义式E=分析知
=
.故C正确.
D、将检验电荷q′移到离Q更远的一点B,B点的场强小于A的场强,由场强的定义式E=分析知
<
.故D错误.
故选:BC.
(2015秋•邢台期末)如图所示,A、B、C为一条直线上的三点,若将一点电荷放于A点,则B点的电场强度为E1;若将此点电荷放于C点,则B点的电场强度为E2.已知A、B两点及B、C两点的距离分别为L1、L2,则L1:L2等于( )
正确答案
解析
解:由题意可知,当点电荷放于A点,则B点的电场强度为E1=;
而若将此点电荷放于C点,则B点的电场强度为E2=;
因此L1:L2=:
,故D正确,ABC错误;
故选:D.
(2015秋•河南期末)真空中两个等量同种电荷电量的值均为q,相距为r,两点电荷连线中点处的场强大小为( )
正确答案
解析
解:等量同种电荷的电场与电场线的特点,它们的连线上中点处的场强为0,故A正确;
故选:A
如图所示,以O为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f,等量正、负点电荷分别放置在a、d两处时,在圆心O处产生的电场强度大小为E.现改变d处点电荷的位置,使O点的电场强度改变,下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由题意可知,等量正、负点电荷在O处的电场强度大小均为,方向水平向右.当移至c处,两点电荷在该处的电场强度大小不变,方向夹角为60°,则O处的合电场强度大小为2•
cos30°=
E,但方向:沿cOd角平分线,故A错误;
B、同理,当移至b处,两点电荷在该处的电场强度方向夹角为120°,O处的合电场强度大小为,方向沿Oc,故B正确;
C、同理,当移至e处,o处的合电场强度大小为E,方向沿Od与Oe角平分线,故C错误;
D、同理,当移至f处,o处的合电场强度大小减半,方向沿Oe,故D正确;
故选:BD.
如图所示,O是半径为R的正N边形(N为大于3的偶数)外接圆的圆心,在正N边形的一个顶点A放置一个带电量为+2q的点电荷,其余顶点分别放置带电量均为-q的点电荷(未画出).则圆心O处的场强大小为( )
正确答案
解析
解:据题,N是大于3的偶数,除A处电荷以及与A关于O点对称的电荷外,其他电荷的分布关于O点对称,它们在O处产生的合场强为0,所以O处的场强等于A处电荷和与A关于O点对称的电荷产生的合场强,大小为 E=k+k
=
.
故选:B.
如图,一个质量为30g带电量为-
×10-8C的半径极小的小球,用丝线悬挂在某匀强电场中,电场线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为30°,由此可知匀强电场方向为______,电场强度大小为______N/C.(g取10m/s2)
正确答案
水平向右
1.0×107
解析
解:电场力水平向左,但电荷带负电,负电荷电场力方向与电场线方向相反,故电场强度方向向右.
由平衡条件:
Tsin30°=qE
Tcos30°=mg
联立两方程得:
E==1.0×107N/C
故答案为:水平向右; 1.0×107N/C
下列关于电场强度的两个表达式E=和E=k
的叙述中,正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、B、E=是电场强度的定义式,F是放入电场中的电荷所受的力,q是放入电场中的电荷的电荷量,故A错误,B正确.
C、E=k是点电荷场强的计算公式,Q是产生电场的电荷的电荷量,该公式只适用点电荷的电场,故C错误.
D、正点电荷Q产生的电场中,各点的场强方向背向点电荷Q,而负点电荷Q产生的电场中,各点的场强方向指向点电荷Q,故D错误.
故选:B
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