- 电势差与电场强度的关系
- 共485题
如图所示,在电场中A点放一电荷量q1=+2.0×10-8 C的点电荷,其所受电场力FA=4.0×10-4 N.
(1)求此电场中A点的电场强度大小;
(2)若将另一带电荷量q2=-2.0×10-8 C的点电荷放在电场中的B点,请在图中画出该点电荷在B点所受静电力FB的方向,并说明将它分别放在A、B两点时所受电场力FA与FB哪个较大.
正确答案
(1)根据电场强度的定义:A点的电场强度E==2×104N/C
(2)FB的方向沿电场线反方向;从图中可以看出A点的电场线密,所以A点的电场强度大,所以FA>FB.
答:(1)此电场中A点的电场强度大小2×104N/C;
(2)该点电荷在B点所受静电力FB的方向如图,所受电场力FA>FB.
如图匀强电场中有一个边长为cm的正方形ABCD,已知φA=15V,φB=3V,φC=-3V.
(1)求φD;
(2)求出匀强电场的电场强度E.
正确答案
(1)连接AC,将AC分成三等份点,则E点的电势为9V,F点的电势为3V,连接BF、DE,可知DE∥BF,则D点的电势为9V.
(2)根据余弦定理得:cos∠FAB=cos45°=
解得:BF=cm.
则根据正弦定理得:=
解得:sin∠AFB=
则EF沿电场线方向上的距离为:d=EF•sin∠AFB=×
=1cm.
则电场强度为:E==
=600V/m.
答:(1)D点的电势为9V
(2)匀强电场的电场强度为600V/m.
如图所示,质量为m、带电荷量为+q的微粒以初速v0竖直向上射入两带电平行板两极间水平向右的匀强电场中,匀强电场的电场强度为E,微粒垂直打到右极板上,已知ab=bc,a为两板的中点.则微粒打到右极板时的速率vc=_______________,两极的电势差为_____________.
正确答案
v0 或
带电微粒在水平方向做初速度为零的匀加速运动,竖直方向做初速度为v0、加速度为g的匀减速运动.因垂直打在右板上,则竖直速度为0;又因ab=bc,则在c点的速度即水平速度为v0,且=
故U=E·2=E·2
=E
或在水平方向上v02=2·
,
解得U=.
把一个电荷量为5×10-9C的正点电荷从距电场无穷远处移到电场中的M点,电荷克服静电力做功W=6.0×10-3J,如果把该点电荷从电场中的N点移到距电场无穷远处,静电力做功W=3.6×10-3J,取无穷远处为零势能点,求:
(1)M、N两点的电势各是多少?
(2)M、N两点的电势差是多少?把该点电荷从M点移到N点静电力做功是多少?
正确答案
(1)把一个正点电荷从距电场无穷远处移到电场中的M点,电荷克服静电力做功W=6.0×10-3J,相反的过程中,把正点电荷从电场中的M点移动到距电场无穷远处,静电力做功W′=6.0×10-3J,所以:UM==
V=1.2×106V
把该点电荷从电场中的N点移到距电场无穷远处,静电力做功W=3.6×10-3J,所以:UN==
=7.2×105V
(2)M、N两点的电势差:UMN=UM-UN=1.2×106V-7.2×105V=4.8×105V
把该点电荷从M点移到N点静电力做功:WMN=qUMN=5×10-9×4.8×105J=2.4×10-3J
答:(1)M、N两点的电势各是UM=1.2×106VUN=7.2×105V;
(2)M、N两点的电势差是UMN=4.8×105V;把该点电荷从M点移到N点静电力做功是2.4×10-3J.
如图甲所示,在直角坐标系y轴右侧虚线区域内,分布着场强的匀强电场,方向竖直向上;在y轴左侧虚线区域内,分布着
、方向垂直纸面且随时间作周期性变化的磁场,如图乙所示(以垂直纸面向外为正)。虚线所在位置的横坐标在图中已标出。T=0时刻,一质量m=1.6×10—27kg,电荷量
的带电粒子(不计重力),从点
处以
的速度平行于x轴向右射入磁场。(磁场改变方向的瞬间,粒子速度不变)
(1)求磁场方向第一次改变时,粒子所处位置的坐标。
(2)在图甲中画出粒子从射入磁场到射出电场过程中运动的轨迹。
(3)求粒子射出电场时的动能。
正确答案
(1)
(2)
(3)
(1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径为r,
由牛顿运动定律 …………①
得……②
粒子运动的周期…………③
设磁场方向第一次改变时,粒子运动到点,
如图所示,运动的时间 …………④
解得 …………⑤
…………⑥
…………⑦
(2)粒子运动轨迹如图所示。
(3)粒子离开磁场后以速度v水平向右射入匀强电场。粒子在电场中沿电场方向运动的位移
…………⑧
由动能定理得 …………⑨
粒子射出电场时的动能
…………⑩
评分标准:本题共18分,其中(1)10分(②③⑤各2分,其余每式1分)
(2)3分(3)5分(⑧⑨各2分,⑩1分)。
在匀强电场中,有边长为2米的正方形ABCD,各点电势分别为UA=4V,UC=8V,UD=12V,则B点的电势UB=______伏,该匀强电场的场强大小为______牛/库.
正确答案
如图,连接AD,BC它们的交点是P,则
匀强电场中,沿着任意方向每前进相同的距离,电势变化相等,故
UA-UP=UP-UD=UAD所以:UP=UA+UPA=8V
C、P两点的电势相等,说明了直线CPB是电场中的一条等势线,所以UB=8V
从图象中可知,AD与CB垂直,所以,AD是该匀强电场的一条电场线.
沿DA的 方向:E•L=UDA
代人数据,解得:E=2N/m
故答案为:8;2.
半径为R的光滑绝缘半球槽处在水平向右的匀强电场中,一质量为m的带电小球从槽的右端A处(与球心等高)无初速度沿轨道滑下,滑到最低点B时,球对轨道的压力为2mg.求:
(1)小球从A到B的过程中电场力做的功及电场力的大小;
(2)带电小球在滑动过程中的最大速度.
正确答案
(1)设小球运动到最低位置B时速度为v,此时N-mg=…①
由题意,N=2mg
解得:v=
设电场力大小为F,做功为W,小球从A处沿槽滑到最底位置B的过程中,根据动能定理得:mgR+W=mv2-0…②
由①、②两式得:W=-mgR…③
所以此过程中电场力做负功,则电场力方向水平向右,由|W|=FR,得电场力大小为 F=||=
mg.
(2)小球在滑动过程中最大速度的条件:是小球沿轨道运动过程某位置时切向合力为零,设此时小球和圆心间的连线与竖直方向的夹角为θ,如图
mgsinθ=Fcosθ…③
则得:tanθ=
小球由A处到最大速度位置得过程中,由动能定理得:
mgRcosθ-mgR(1-sinθ)=
m
-0
解得 vm=
答:(1)小球受到电场力的大小为mg,方向水平向右;
(2)带电小球在滑动过程中的最大速度是.
如图所示,在匀强电场中分布着A、B、C三点,且BC=20cm。当把一个电荷量q=10-5C的正电荷从A点沿AB线移到B点时,电场力做功为零。从B点移到C点时,电场力做功为J,则电场的方向为_____________,场强的大小为_____________。
正确答案
垂直于A、B线斜向下,1000V/m
如图所示,、两板相距30 cm,电源电压为60 V,则匀强电场的场强是多大?方向如何? 若板接地,板电势为多大?若点离板10 cm,点离板5 cm,则、两点的电势各为多少?、两点间的电势差是多大?
正确答案
200 V/m,方向竖直向下;60 V;40 V,10 V;30 V
如图所示,在电场强度E=5×105V/m的匀强电场中,将一电荷量q=2×10-5C的正电荷由A点移到B点,已知A、B两点间距离为2cm,两点连线与电场方向成60°角,求:
(1)A、B两点间的电势差UAB;
(2)电荷由A移到B的过程中,电场力所做的功WAB.
(3)若B点的电势为0,则A点的电势是多少.
正确答案
(1)A、B两点间的电势差 UAB=EdABcos60°=5×105×2×10-2×0.5V=5000V.
(2)电荷由A移到B的过程中,电场力所做的功 WAB=qUAB=2×10-5C×5000J=0.1J
(3)根据电势差的定义UAB=φA-φB,所以φA=UAB+φB=5000V+0=5000V
答:
(1)A、B两点间的电势差UAB是5000V.
(2)电荷由A移到B的过程中,电场力所做的功WAB是0.1J.
(3)若B点的电势为0,则A点的电势是5000V.
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