匀强电场_章节学习

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题型：多选题

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多选题

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（　　）

Ax1处电场强度最大

Bx2～x3段是匀强电场

Cx1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1＞φ2＞φ3

D粒子在O～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动

正确答案

B,C

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

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题型：单选题

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单选题

（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（　　）

Ax=2a处的电势一定为零

B点电荷M、N一定为异种电荷

C点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为1：1

D点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4：1

正确答案

D

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

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题型：单选题

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单选题

下列说法正确的是（　　）

A由公式U=Ed得，在电场中两点间电势差等于场强与两点间距离的乘积

B由公式E=得，在匀强电场中沿电场线方向上两点间距离越大，电场强度就越小

C在匀强电场中，任意两点间电势差等于场强和这两点间距离的乘积

D公式U=Ed只适用于匀强电场

正确答案

D

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．

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题型：简答题

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简答题

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．

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题型：单选题

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单选题

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（　　）

A粒子从O点运动到x3点的过程中，在x2点速度最大

B粒子从x1点运动到x3点的过程中，电势能先减小后增大

C要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为

D若，则粒子在运动过程中的最大动能为3qϕ0

正确答案

D

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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