- 电场
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y轴上放置着一块不带电的无限大接地金属板,现在x轴上的(L,0)点放一电量为q的正点电荷,它们之间的电场线分布如图甲所示.两个相距为2L的电量均为q的等量异种点电荷之间的电场线分布如图乙所示.某同学经过探究之后发现图甲所示的电场线分布与图乙中虚线(两点电荷连线的中垂线)右侧的电场线分布相同,则P(2L,0)点的电场强度的大小是( )
正确答案
解析
解:根据P点的电场线方向可以得P点的电场强度方向是垂直于金属板向右,两个异号点电荷电荷量的大小均为q,它们之间的距离为2L,乙图上+q右侧L处的场强大小为:
E=k-k
=k
根据题意可知,P点的电场强度大小与乙图上+q右侧d处的场强大小相等,即为k,故ABD错误,C正确.
故选:C.
如图所示,电子在匀强磁场中以某固定的正电荷为中心做顺时针方向的匀速圆周运动,磁场方向与电子运动平面垂直,磁感应强度为B,电子速率为v,正电荷与电子的带电量绝对值均为e,电子质量为m,圆周半径为r,静电力常量为k,电子的重力忽略不计,则下列判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:电子做匀速圆周运动,由库仑引力和洛伦兹力的合力提供向心力.
A、如果,因为库仑引力指向圆心,则洛伦兹力一定指向圆心,根据左手定则,磁感线一定指向纸内.故A正确.
B、如果,知洛伦兹力方向指向圆心,根据牛顿第二定律得:
+Bev=mω2r,解得ω=
.故B正确.
C、D如果,则洛伦兹力的方向可能指向圆心,可能背离圆心,仍能做匀速圆周运动,所以磁场方向可能指向纸外,也可能指向纸内.故C正确,D错误.
故选:ABC.
一带电小球受到的重力为10N,用一根绝缘细线悬挂于水平向左的匀强电场中,细线与竖直方向夹角为30°,如图所示.求:
(1)判断带电小球的电性;
(2)求小球受到的电场力;
(3)若带电小球的电量为q=-1×10-10C,求该电场强度E 的大小.
正确答案
解:(1)小球处于匀强电场,在电场力qE、拉力FT与重力mg处于平衡状态,如图,电场力方向应水平向右,与电场强度方向相反,所以小球带负电.
(2)结合受力示意图,根据平衡条件得:
小球受到的电场力 F=qE=mgtan30°=10×
N=
N.
(3)由F=qE,得:E==
N/C=
×1010N/C
答:
(1)小球带负电荷.
(2)小球受到的电场力为N
(3)该电场强度E 的大小为×1010N/C.
解析
解:(1)小球处于匀强电场,在电场力qE、拉力FT与重力mg处于平衡状态,如图,电场力方向应水平向右,与电场强度方向相反,所以小球带负电.
(2)结合受力示意图,根据平衡条件得:
小球受到的电场力 F=qE=mgtan30°=10×
N=
N.
(3)由F=qE,得:E==
N/C=
×1010N/C
答:
(1)小球带负电荷.
(2)小球受到的电场力为N
(3)该电场强度E 的大小为×1010N/C.
如图,质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上,且处在场强为E的匀强电场中,当小球A静止时,细线与竖直方向成30°角,已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小,则小球所带的电量应为( )
正确答案
解析
解:小球受到三个力作用:重力mg、电场力F和细线的拉力T,根据平衡条件得知:F和T的合力与重力mg大小相等、方向相反,作出电场力在三种不同方向下合成图如图,可以看出,当电场力F与细线的拉力T垂直时,电场力最小,由图求出电场力的最小值为
Fmin=mgsin30°
又Fmin=qE,得q=
故选:D.
(2016春•温州月考)下列有关物理学研究问题方法的叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当△t极小时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义运用了极限的思想方法,故A正确;
B、场强 E=,电容C=
,都是采用比值法定义,加速度a=
不是采用比值法,该公式为牛顿第二定律的表达式,故B错误;
C、在探究加速度、力、质量三者之间的关系时,该实验运用了控制变量的方法,故C正确;
D、在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移,这里采用了微元法,故D正确;
故选:ACD.
电鳗是鱼类中放电能力最强的淡水鱼类,身长约2m,输出的电压300~800伏,因此电鳗有水中的“高压线”之称.它的发电器分布在身体两侧的肌肉内,身体的尾端为正极,头部为负极.当电鳗的头和尾触及敌体就会放电.一次电鳗袭击长约1m的动物致其死亡,本次袭击该动物至少承受的电场强度最接近( )
正确答案
解析
解:据题境可知,电鳗鱼输出的最小电压为300V,且袭击约1米长的动物.
根据电势差与电场强度的关系得:E==
=300V/m,故ACD错误,B正确.
故选:B.
在空间中有竖直向上的匀强电场,场强大小E=2.0×103N/C,有一个质量为m=4.0×10-6kg,电量q=+1.6×10-8C的带电液滴,以初速度v0=4m/s的速度沿电场线竖直向上运动(此时刻为零时刻),设运动过程中带电液滴的质量、电量不变,空气阻力不计,g=10m/s2,求:
(1)从零时刻开始,经多长时间液滴的速度减到零?
(2)以零时刻开始,至速度减到零这个过程中带电液滴的电势能的变化量?
正确答案
解:
(1)以液滴为研究对象,根据牛顿第二定律得
mg-Eq=ma
得到а==g-
=10-
m/s2=2m/s2
由运动学公式vt=v0-at 得到带电液滴速度减到零所用时间为:
t==
s=2s
(2)带正电液滴的速度减到零上升的高度为
h==
m=4m
电场力做功为W=qEh=1.6×10-8×2.0×103×4J=1.28×10-4J
所以带电液滴的电势能的变化量是1.28×10-4J.
答:
(1)从零时刻开始,经2s时间液滴的速度减到零.
(2)以零时刻开始,至速度减到零这个过程中带电液滴的电势能的变化量是1.28×10-4J.
解析
解:
(1)以液滴为研究对象,根据牛顿第二定律得
mg-Eq=ma
得到а==g-
=10-
m/s2=2m/s2
由运动学公式vt=v0-at 得到带电液滴速度减到零所用时间为:
t==
s=2s
(2)带正电液滴的速度减到零上升的高度为
h==
m=4m
电场力做功为W=qEh=1.6×10-8×2.0×103×4J=1.28×10-4J
所以带电液滴的电势能的变化量是1.28×10-4J.
答:
(1)从零时刻开始,经2s时间液滴的速度减到零.
(2)以零时刻开始,至速度减到零这个过程中带电液滴的电势能的变化量是1.28×10-4J.
在真空中负点电荷Q形成的电场中的P点,放一个q=-10-9的点电荷,测得所受电场力大小为10-6N.则:
(1)若移走q,而在P点放置一个q,=+10-8的点电荷,则所受电场力大小为______N,此时Q在P点产生的电场的场强大小为______N/C,方向与将q 放在P点时的场强方向______;
(2)若在P点不放任何检验电荷,则Q在P点产生的场强大小为______N/C.
正确答案
10-5
1000
相同
1000
解析
解:(1)Q在P点产生的电场的场强大小为:
E=N/C=1000N/C
若移走q,而在P点放置一个q′=+10-8的点电荷,则 所受电场力大小为:
F=qE=10-8×1000=10-5N
(2)电场强度是描述电场本身的力的物理量,与检验电荷无关,所以若在P点不放任何检验电荷,则Q在P点产生的场强大小不变,仍为1000N/C.
故答案为:(1)10-5,1000,相同;(2)1000
真空中有一个点电荷+Q1,在距其r处的P点放一电荷量为+Q2的试探电荷,试探电荷受到的电场力为F,则下列答案中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据电场强度的定义式E=,q是试探电荷,得知P点的场强为 E=
,故A错误.
B、根据点电荷产生的电场强度为E=k,Q是场源电荷,可知P点的场强也可表示为:E=k
,故B错误.
C、试探电荷的电荷量变为2q时,q受到的电场力将变为2F,但该点的场强不变,仍为E=,故C正确.
D、场强由电场本身决定,与有无试探电荷无关,所以若在P点不放试探电荷,则该点的场强方向不发生变化,故D错误.
故选:C.
在电场中P点放一个电荷量为4×10-9C的点电荷,它受到的电场力为2×10-4N,则P点的场强为______N/C.把放在P点的点电荷的电荷量减为2×10-9C,则P点的场强为______N/C.把该点的点电荷移走,P点的场强又为______N/C.
正确答案
解:据场强的定义式:E==5.0×104N/C
据场强由电场本身决定,与试探电荷无关,故把放在P点的点电荷的电荷量减为2×10-9C或移走试探电荷,该点的场强不变,即为5.0×104N/C
故答案为:5.0×104;5.0×104;5.0×104
解析
解:据场强的定义式:E==5.0×104N/C
据场强由电场本身决定,与试探电荷无关,故把放在P点的点电荷的电荷量减为2×10-9C或移走试探电荷,该点的场强不变,即为5.0×104N/C
故答案为:5.0×104;5.0×104;5.0×104
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