- 电场
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如图所示,在倾角为θ的光滑绝缘斜面上,有一个质量为M、电量为+Q的小球处于静止状态,试求:
①欲使带电小球在斜面上且对斜面无压力,匀强电场的电场强度大小和方向?
②若改变匀强电场的方向,使小球仍能静止在斜面上,电场强度的最小值和方向?
正确答案
解:①欲使带电小球在斜面上且对斜面无压力,电场力与重力平衡,则电场力必须竖直向上,小球带正电,则电场强度方向应竖直向上.
由 mg=QE得 E=
②小球的重力沿斜面向下的分力mgsinα一定,当电场力沿斜面向上时,电场力最小,电场强度最小.此时电场强度方向沿斜面向上.
由平衡条件得:mgsinθ=QE′,则电场强度的最小值 E′=
答:
①欲使带电小球在斜面上且对斜面无压力,匀强电场的电场强度大小是,方向竖直向上.
②若改变匀强电场的方向,使小球仍能静止在斜面上,电场强度的最小值是,方向沿斜面向上.
解析
解:①欲使带电小球在斜面上且对斜面无压力,电场力与重力平衡,则电场力必须竖直向上,小球带正电,则电场强度方向应竖直向上.
由 mg=QE得 E=
②小球的重力沿斜面向下的分力mgsinα一定,当电场力沿斜面向上时,电场力最小,电场强度最小.此时电场强度方向沿斜面向上.
由平衡条件得:mgsinθ=QE′,则电场强度的最小值 E′=
答:
①欲使带电小球在斜面上且对斜面无压力,匀强电场的电场强度大小是,方向竖直向上.
②若改变匀强电场的方向,使小球仍能静止在斜面上,电场强度的最小值是,方向沿斜面向上.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电场中某点电场强度的方向跟正点电荷在该点所受电场力方向相同,而负电荷所受的电场力的方向相反,故AD错误,
B、根据公式E=可知,电荷受到的电场力跟它电量的比值也可求出场强的大小,故B正确.
C、电荷的运动方向与其所受的电场力、初速度的大小和方向都有关,不一定与电场强度的方向一致,故C错误.
故选:B.
(2015秋•德阳校级月考)下列关于电场强度和电势这两个物理量的几个公式的叙述,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、E=是电场强度的定义式,F是放入电场中的电荷受的力,q是放入电场中电荷的电荷量,该式运用比值法定义,适用于任何电场,故A正确.
B、E=是点电荷场强的计算式,Q是产生电场的电荷电量,它只适用于点电荷的电场,故B正确.
C、E=是匀强电场中电场强度与电势差的关系式,只适用于匀强电场,当d为眼电场方向的距离,故C错误;
D、φ=是电势的定义式,电场中某点的电势与检验电荷在该点的电势能Ep无关,与检验电荷的电荷量q无关,它适用于任何电场,故D错误
故选:AB
如图所示,竖直放置的两块足够长的平行金属板,相距0.08m,两板间的电压是2400V,在两板间的电场中用丝线悬挂着质量是5×10-3kg的带电小球,平衡后,丝线跟竖直方向成30°角,若将丝线剪断,则在剪断丝线后,(g取10m/s2)
(1)说明小球在电场中做什么运动;
(2)求小球的带电量;
(3)设小球原来到负极板的距离为0.06m,则经过多少时间小球碰到金属板?
正确答案
解:(1)小球此时受到重力竖直向下,电场力水平向右,绳子拉力沿绳子向上,处于三力平衡状态,
如将细线剪断,其余二力的合力一定沿绳子的反方向,大小等于原先绳子的力,所以小球将做匀加速直线运动.
(2)由力图可知
又因为E=
所以=
C=9.6×10-7C
(3)由于剪断绳子之前小球受力平衡,
所以竖直方向:Tcosθ=G
解得:T=
剪断绳子之后,由牛顿第二定律得:=ma
解得:a=…①
即物体以加深对a做初速度为零的匀加速直线运动.
由图可知小球的位移为:=
at2…②
把①代入②解得:t==
=0.144s
答:(1)小球做匀加速直线运动.
(2)小球的带电量为9.6×10-7C.
(3)小球经0.144s打到金属板上.
解析
解:(1)小球此时受到重力竖直向下,电场力水平向右,绳子拉力沿绳子向上,处于三力平衡状态,
如将细线剪断,其余二力的合力一定沿绳子的反方向,大小等于原先绳子的力,所以小球将做匀加速直线运动.
(2)由力图可知
又因为E=
所以=
C=9.6×10-7C
(3)由于剪断绳子之前小球受力平衡,
所以竖直方向:Tcosθ=G
解得:T=
剪断绳子之后,由牛顿第二定律得:=ma
解得:a=…①
即物体以加深对a做初速度为零的匀加速直线运动.
由图可知小球的位移为:=
at2…②
把①代入②解得:t==
=0.144s
答:(1)小球做匀加速直线运动.
(2)小球的带电量为9.6×10-7C.
(3)小球经0.144s打到金属板上.
(2015秋•甘孜州校级期中)下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电场强度反映电场本身的性质,与试探电荷的电荷量无关,故A错误;
B、电容是电容器本身的性质,和极板上的电荷量及电压无关,故B错误;
C、真空中点电荷的电场强度公式E=k中Q是场源电荷,所以电场中某点电场强度和场源电荷的电荷量有关,故C错误.
D、由电势差的定义可知UAB=,可知q=+1C,WAB=-1J,则A、B两点间的电势差为UAB=-1V,故D正确.
故选:D.
(2015秋•安吉县期末)在方向水平向右,大小E=1×104N/C的匀强电场中,用细线将质量m=4×10-3kg的带电小球P悬挂在O点,小球静止时细线与竖直方向夹角θ=37°(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)小球的带电性质;
(2)小球的带电量;
(3)细线对小球的拉力大小.
正确答案
解:(1)小球受到的电场力方向向右,与场强方向相同,所以小球带正电.
(2)对小球,在如图所示力的作用下处于平衡状态.由平衡条件得:
qE=mgtanθ
得:q==
C=3×10-6C
(3)由平衡条件有:FTcosθ=mg
得细线的拉力为:FT==
N=5×10-2N
答:(1)小球带正电;
(2)小球的带电量是3×10-6C;
(3)细线对小球的拉力大小是5×10-2N.
解析
解:(1)小球受到的电场力方向向右,与场强方向相同,所以小球带正电.
(2)对小球,在如图所示力的作用下处于平衡状态.由平衡条件得:
qE=mgtanθ
得:q==
C=3×10-6C
(3)由平衡条件有:FTcosθ=mg
得细线的拉力为:FT==
N=5×10-2N
答:(1)小球带正电;
(2)小球的带电量是3×10-6C;
(3)细线对小球的拉力大小是5×10-2N.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、公式E=是电场强度的定义式,可知:某点的场强与电场力无关,故A错误;
B、点电荷电场强度公式E=可知,点电荷电场中某点的场强与点电荷的电荷量Q成正比,与间距的平方成反比,故B正确;
C、场强叠加原理可知,合电场的场强可以大于,也可以等于,也可以小于分电场的场强,故C错误;
D、电场强度的方向与正电荷受到的电场力的方向一致,故D错误;
故选:B.
对下列公式说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、E=只是电动势的定义式而非决定式,采用比值法定义,E与W、q无关,电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的,与外电路无关,故A正确.
B、电场强度的定义式E=采用比值法定义,E与F、q无关,由电场本身的特性决定,故B错误.
C、电势的定义式φ=采用比值法定义,电势φ与电势能Ep和电荷的电量q都无关,由电场本身的特性决定,故C正确.
D、电阻的定义式R=,采用比值法定义,R与U、I无关,由导体本身决定,故D错误.
故选:AC
将电量为3×10-6C的负电荷,放在电场中A点,受到的电场力大小为6×10-3N,方向水平向右,则将电量为6×10-6C的正电荷放在A点,受到的电场力为( )
正确答案
解析
解:将电量为3×10-6C的负电荷,放在电场中A点,受到的电场力大小为6×10-3N,方向水平向右.则将电量为6×10-6C的正电荷放在A点,受到的电场力方向与前者相反----水平向左,大小为
故选:B.
在竖直向下、电场强度为E的匀强电场中,一个质量为m的带点液滴,沿着水平方向做直线运动,已知重力加速度为g,则:
(1)该液滴带什么电?电荷量为多大?
(2)若将该液滴的带电量扩大为原来的2倍,则该处的电场强度为多大?该液滴受到的电场力又为多大?
正确答案
解:(2)粒子在竖直方向保持静止,重力和电场力二力平衡,故电场力向上,大小等于mg;
场强方向竖直向下,与电场力方向相反,故液滴带负电;
电量为q=
(2)场强只与电场本身有关,故还是E,电场力为F=2qE=2mg
答:(1)该液滴带负电,电荷量为
(2)若将该液滴的带电量扩大为原来的2倍,则该处的电场强度为E,该液滴受到的电场力又为2mg
解析
解:(2)粒子在竖直方向保持静止,重力和电场力二力平衡,故电场力向上,大小等于mg;
场强方向竖直向下,与电场力方向相反,故液滴带负电;
电量为q=
(2)场强只与电场本身有关,故还是E,电场力为F=2qE=2mg
答:(1)该液滴带负电,电荷量为
(2)若将该液滴的带电量扩大为原来的2倍,则该处的电场强度为E,该液滴受到的电场力又为2mg
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