- 匀强电场
- 共1305题
一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能EP随位移x变化的关系如图所示,其中O~x2段是对称的曲线,x2~x3是直线段,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据电势能与电势的关系:Ep=qφ,场强与电势的关系:E=,得:E=
由数学知识可知Ep-x图象切线的斜率等于,x1处切线斜率为零,则x1处电场强度为零,故A错误.
B、D、由图看出在0~x1段图象切线的斜率不断减小,由上式知场强减小,粒子所受的电场力减小,加速度减小,做非匀变速运动.x1~x2段图象切线的斜率不断增大,场强增大,粒子所受的电场力增大,做非匀变速运动.x2~x3段斜率不变,场强不变,即电场强度大小和方向均不变,是匀强电场,粒子所受的电场力不变,做匀变速直线运动,故B正确,D错误;
C、根据电势能与电势的关系:Ep=qφ,因粒子带负电,q<0,则知电势能越大,粒子所在处的电势越低,所以有:φ1>φ2>φ3.故C正确.
故选:BC
(2015秋•怀柔区期末)真空中相距为3a的两个点电荷M、N,分别固定于x轴上x1=0和x2=3a的两点上,在它们连线上各点场强E随x变化关系如图所示,以下判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、x=2a处的场强为零,由于电势与场强无关,则场强为零的地方电势不一定为零,故A错误;
B、x从0到3a,场强先正方向减少到零又反方向增加,必为同种电荷,故B错误;
CD、x=2a处的合场强为0,由E=k得:k
=k
,得QM:QN=4:1,故C错误,D正确.
故选:D
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、C由公式U=Ed得,在匀强电场中,两点间电势差等于场强与两点间沿电场方向距离的乘积.故AC错误.
B、在匀强电场中沿电场线方向上两点间距离越大,电势差越大,由公式E=得电场强度E相同.故B错误.
D、公式U=Ed是根据公式W=qU和W=qEd结合推导出来,W=qEd只适用于匀强电场,所以公式U=Ed只适用于匀强电场.故D正确.
故选D.
如图,一质量不计,可上下移动的活塞将圆筒分为上下两室,两室中分别封有理想气体.筒的侧壁为绝缘体,上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积S=2cm2.在电键K断开时,两室中气体压强均为p0=240Pa,ND间距l1=1μm,DM间距l2=3μm.将变阻器的滑片P滑到左端B,闭合电键后,活塞D与下底M分别带有等量导种电荷,并各自产生匀强电场,在电场力作用下活塞D发生移动.稳定后,ND间距l1′=3μm,DM间距l2′=1μm,活塞D所带电量的绝对值q=ε0SE(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量ε0=8.85×10-12C2/Nm2).求:
(1)两室中气体的压强(设活塞移动前后气体温度保持不变);
(2)活塞受到的电场力大小F;
(3)M所带电荷产生的场强大小EM和电源电压U;
(4)使滑片P缓慢地由B向A滑动,活塞如何运动,并说明理由.
正确答案
解:(1)电键未合上时两室中气体压强为p0.
设电键合上后,两室中气体压强分别为p1、p2,
由玻意耳定律p0l1S=p1l1′S,
p1==80Pa,
p0l2S=p2l2′S,
p2=3p0=720Pa.
两室中压强分别为80Pa和720Pa;
(2)活塞受到的气体压强差为△p=p2-p1=640Pa,
活塞在气体压力和电场力作用下处于平衡,电场力F=△pS=0.128N.
电场力为0.128N;
(3)活塞受到的电场力大小F=qEM,其中活塞带电量q=ε0SE,E由D、M所带等量导号电荷共同产生.
根据电场叠加原理,M产生的场强大小EM=,所以F=2e0SEM2,
EM=6×106V/m,U=El2′=12V,
M产生的场强为6×106V/m;电源电压为12V;
(4)活塞向上移动;
当滑片P由B向A滑动时,DM间电压减小场强减小,DN间场强变大,活塞受到向下的电场力减小,电场力与气体压力间的平衡被破坏,活塞向上移动.
解析
解:(1)电键未合上时两室中气体压强为p0.
设电键合上后,两室中气体压强分别为p1、p2,
由玻意耳定律p0l1S=p1l1′S,
p1==80Pa,
p0l2S=p2l2′S,
p2=3p0=720Pa.
两室中压强分别为80Pa和720Pa;
(2)活塞受到的气体压强差为△p=p2-p1=640Pa,
活塞在气体压力和电场力作用下处于平衡,电场力F=△pS=0.128N.
电场力为0.128N;
(3)活塞受到的电场力大小F=qEM,其中活塞带电量q=ε0SE,E由D、M所带等量导号电荷共同产生.
根据电场叠加原理,M产生的场强大小EM=,所以F=2e0SEM2,
EM=6×106V/m,U=El2′=12V,
M产生的场强为6×106V/m;电源电压为12V;
(4)活塞向上移动;
当滑片P由B向A滑动时,DM间电压减小场强减小,DN间场强变大,活塞受到向下的电场力减小,电场力与气体压力间的平衡被破坏,活塞向上移动.
电场强度方向与x轴平行的静电场,其电势ϕ随x的分布如图所示,一质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力),以初速度v0从O点(x=0)沿经轴正方向进入电场.下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、粒子从O运动到x1的过程中,电势升高,场强方向沿x轴负方向,粒子所受的电场力方向也沿x轴负方向,粒子做减速运动.粒子从x1运动到x3的过程中,电势不断降低,根据正电荷在电势高处电势越大,可知,粒子的电势能不断减小,动能不断增大,故在x3点速度最大.故AB错误.
C、根据电场力和运动的对称性可知:粒子如能运动到x1处,就能到达x4处,当粒子恰好运动到x1处时,由动能定理得:
q(0-φ0)=0-,
解得:v0=,
要使粒子能运动到x4处,粒子的初速度v0至少为.故C错误.
D、D、若v0=2,粒子运动到x3处电势能最小,动能最大,由动能定理得:
q[0-(-φ0)]=-
解得最大动能为:=3qφ0.故D正确.
故选:D.
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