- 电磁学
- 共4057题
15.如图所示,用细丝线悬挂的带正电的小球,质量为m,处在水平向右的匀强电场中,在电场作用下,小球由最低点a开始运动,经过b点后还可以再向右摆动。如用ΔE1表示重力势能的增量,用ΔE2表示电势能的增量,用ΔE表示二者之和(ΔE=ΔE1+ΔE2),则在小球由a摆到b这一过程中,下列关系式中正确的是( )
正确答案
解析
小球由a到b的过程,由能量守恒定律有:ΔE=ΔE1+ΔE2=Eka-ΔEb,其中Eka和Ekb分别为小球在a、b两点的动能,所以C选项正确。
考查方向
解题思路
对小球由a到b的过程应用能量守恒定律,根据电场力做功等于电势能减小量求解。
易错点
电场力做功等于电势能的减小量而非变化量,题干中表述到达b点仍要向右运动,不是静止。
知识点
18.一点电荷仅在电场力的作用下运动,其速度-时间图象如图所示,其中ta和tb是电荷在电场中a、b两点运动的时刻,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
由速度-时间图像可知,电荷做的运动是速度增加,加速度减小的加速运动,所以电荷所受电场力对其做正功,电势能降低,D选项正确,由于其所带电荷的电性位置,故无法判断a、b两点的电势高低,A选项错误;小球加速度逐渐减小,所以电场力逐渐减小,C正确,B错误。
考查方向
解题思路
由速度-时间图像可知电荷动能增加,故合外力(仅电场力)做正功,电势能减小,结合电荷的电性可以判断电势的高低,再观察图线的斜率,可知电荷的加速度(电场力)的大小变化情况。
易错点
电场力做功等于电势能的减小量,电场力做正功,电势能降低。
知识点
21.在真空中A、B两点分别放有异种点电荷+Q和-2Q,以AB连线中点O为圆心作一圆形路径abcd,如图所示,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解析:A选项,根据可判断检验电荷在a、b、c、d点所受电场力大小F进而判断电场强度的大小,
作差得
故 ,即
同理可得 ,
故A选项错误。
B选项,对于正检验电荷,从a到b电场力做正功,即 ,因为正检验电荷
,故
;
同理从c到d电场力不做功,即 ,故
,B选项正确。
C选项,负电荷从a运动到b,+Q对它的电场力做负功,-2Q对它的电场力做负功,故电场力做负功,C选项正确。
D选项,正电荷从d到c,+Q对它的电场力做功为0,-2Q对它的电场力做功为0,即整个过程电场力做功为0,电势能不变;但是从d到O的过程中,电场力做正功,电势能减小,O到d过程中电场力做负功,电势能增加,而不是一直不变,故D选项错误。
考查方向
1、考查静电场电场强度大小的判断;
2、考查静电场中电势大小的判断;
3、考查带电粒子在点电荷模型产生的电场中运动,及电场力做功。
解题思路
1、首先清楚电场强度大小的判断方法(1)根据电场线的疏密程度判断(2)根据电场强度的定义式判断;
2、清楚电势高低的判断方法(1)根据电场线的方向判断(2)根据电势差的定义判断;
3、根据带电粒子运动方向与受力方向判断电场力做功;
4、根据电场力做功与电势能的关系判断电势能的变化。
易错点
1、对电场强度大小与电势高低判断方法不明确;
2、容易误认为这是等量异号电荷模型。
知识点
7.真空中a、b、c、d四点共线且等距。先在a点固定一点电荷+Q,测得b点场强大小为E。若再将另一等量异种点电荷-Q放在d点时,则(有多项符合要求。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
正确答案
解析
AC、设ab=bc=cd=L,由题意可知,+Q在b点产生的场强大小为E,方向水平向右,由点电荷的场强公式得:,-Q在b点产生的电场强度大小为:
,方向水平向右,所以b点的场强大小为
,方向水平向右,故A错误,C正确;
B、根据对称性可知,c点与b点的场强大小相等,为,方向水平向右,故B正确;
D、电场线方向从a指向d,而沿着电场线方向电势降低,则c点电势比b点电势低,故D错误;
考查方向
电场强度;电势差与电场强度的关系; 电场强度及其叠加
解题思路
根据点电荷的场强公式,运用比值法求-Q在b、c两点的场强.ab连线上每一点的场强是由+Q和-Q的点电荷产生的场强的叠加,由叠加原理求b、c两点的场强.根据电场线的方向判断电势的高低.
易错点
关键掌握点电荷的场强公式,和电场的叠加原理.
教师点评
本题考查了电场强度;电势差与电场强度的关系; 电场强度及其叠加等知识点,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与电场线、电势能等知识点交汇命题.
知识点
20.如图甲所示,Q1、Q2为两个固定点电荷,其中Q1带正电,它们连线的延长线上有a、b两点.一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动,其速度图象如图乙所示.则( )
正确答案
解析
A、根据速度图象的斜率等于加速度,由乙图知,试探电荷经过a点时的加速度为零,由牛顿第二定律可得,电荷在a点所受的电场力为零,a点的合场强必为零,Q1、Q2在a点产生的场强大小相等、方向相反,故Q2一定带负电,故A正确;
BD、由乙图知:从b点到a点正电荷的速度减小,动能减小,则电势能增大,而正电荷在电势高处电势能大,则a、b两点的电势φa>φb,故B正确,D错误;
C、a的场强为零,b的场强不为零,则Eb>Ea,故C正确.
考查方向
电势差与电场强度的关系;电势能和电势
解题思路
根据速度图象的斜率等于加速度,则知电荷经过a的加速度为零,可判断出Q2一定带负电;根据速度的变化,分析动能变化,根据负电荷在电势低处电势能大判断电势的高低,并判断电势能的变化情况.
易错点
关键由乙图确定出电荷在a点的加速度为零,根据动能与电势能之间的转化判断电势能的变化,结合电荷的正负,确定电势的大小.
教师点评
本题考查了电势差与电场强度的关系;电势能和电势知识点,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与功能关系等知识点交汇命题.
知识点
17.如图A.B.C.D.E.F.G.H分别为圆的直径与圆的交点,且直径AB.CD.EF.GH把圆周等分成八份.现在A.B两点分别放等量异种点电荷.对于圆周上的各点,其中电场强度相同且电势相等的两点是
正确答案
解析
A、C、D两点为等量异种电荷中垂线上两点,电势相等,由于两点到O点的距离相等,电场强度大小和方向均相同.故A正确.
B、E、H两点电势相等,但是电场强度的方向不同.故B错误.
C、G、H两点电势不等.故C错误.
D、E、G两点电势不等,电场强度的方向不同.故D错误.
故选A.
考查方向
匀强电场中电势差和电场强度的关系.
解题思路
通过等量异种电荷周围的电场线分布以及电场的叠加进行判断.
易错点
本题关键根据等量异种电荷的电场线图,确定各点的场强方向和大小,还可以画出等势面,同时要注意,沿着电场线,电势降低.
知识点
19.如图,水平固定的圆盘a带正电Q,电势为零,从盘心O处释放质量为m、带电量为+q的小球。由于电场的作用,小球最高可上升到竖直高度为H的N点,且过P点时速度最大,已知重力加速度为g。由此可求得Q所形成的电场中
正确答案
解析
解析:A选项,带电小球从O到P电场力做功,由于
,所以
,因为无法求得小球从O到P电场力做功
,故无法求得P点的电势,A选项错误。
B选项,同理根据,得
,O到N可使用动能定理有:
,得
,即
,故能求得N点电势,B选项正确。
C选项,由于带电小球过P点时速度最大,即带电小球在P点受力平衡,有:,故可求得P点电场强度,C选项正确。
D选项,根据定义式,小球在N点的受力F无法求得,故N点电场强度无法求得,故D选项错误。
考查方向
1、考查静电场中电势的计算方法;
2、考查电场强度的计算方法;
3、考查运用动能定理求变力做功。
解题思路
1、根据电势差的定义式求电势;
2、根据电场强度的定义式求电场强度。
易错点
1、对电势及电场强度的计算方法应用不熟悉。
知识点
18.如图,在匀强电场中,场强方向与△abc所在平面平行,,
,
。一个电量
的正电荷从a移到b,电场力做功为零;同样的电荷从a移到c,电场力做功为
。则该匀强电场的场强大小和方向分别为
正确答案
解析
由Wab=qUab=0,得Uab=0,又匀强电场中等势面是平面,电场线与等势面垂直,所以场强方向与△abc所在平面平行且与ab垂直。
Wac=qUac=,得Uac=100V,
垂线d=ac×sin300=0.1m
E=Uac/d=1000V/m,
电场力做正功,所以所以场强方向与△abc所在平面平行且与ab垂直,方向向上。
考查方向
匀强电场等势面,电场力做功,电势差U=Ed
解题思路
电荷做功W=qU,沿等势面运动,U=0,做功为0,匀强电场中等势面与电场线垂直。
易错点
U=Ed中,E得方向与d的方向应相同。
教师点评
本题较为简单,考察电场力做功、电势差、电场强度、电荷基本知识和判断能力。
知识点
17.如图A、B、C、D、E、F、G、H分别为圆的直径与圆的交点,且直径AB、CD、EF、GH把圆周等分成八份.现在A、B两点分别放等量异种点电荷.对于圆周上的各点,其中电场强度相同且电势相等的两点是
正确答案
解析
由于电荷是等量的异种电荷,假设A为正,B为负,根据对称性可知
E点,G点,H点,F点场强的大小相等, C点和D点场强的大小也相等。
考虑场强的方向:
E点场强的方向为,EA延长线,EB为邻边的平行四边形对角线方向,向左下方向。
F点场强方向和E点相反
G点场强方向,GB延长线,GA为邻边的平行四边形对角线方向,向右下方向
H点场强的方向和G相反。
以上四点的场强方向都不相同,故排除
C点的场强方向,平行于AB ,水平向右
D点的场强方向,平行于AB ,水平向右。
若AB的正负颠倒过来 ,各点的场强方向正好相反。
故 A正确。
考查方向
考察电场强度的大小计算和方向的判断
解题思路
运用矢量叠加的方法,两个点电荷的合场强大小相等的点先找出来, 再寻找场强方向相同的点
易错点
容易忽略掉场强的矢量性,即方向。
教师点评
本题属于中等难度的题目,考察电场强度的矢量性, 电场强度的计算,矢量的合成,以及电场强度方向的判断。
知识点
9.如图所示,一带电小球沿与CD平行方向,(垂直AD方向)射入倾角为θ的光滑斜面上,斜面所在区域存在和AD平行的匀强电场,小球运动轨迹如图中虚线所示,则( )
正确答案
解析
A、由图可知,小球在斜面上做类平抛运动,合力沿斜面向下,由于重力沿斜面的分力也是向下的,故电场力可能沿斜面向下,也可能沿斜面向上,只要合力沿斜面向下即可,故A错误;
B、若微粒带正电,当电场力沿斜面向上时,则电场力做负功,电势能增加,当电场力沿斜面向下时,电场力做正功,电势能减小,故B错误;
C、由于合力沿斜面向下,故合力一定做正功,根据动能定理可知,动能一定增加,故C正确;
D、若微粒带正电,电场力沿斜面向上,电场力做负功,机械能减小,故D错误;
考查方向
电势能和电势; 电势差与电场强度的关系; 动能定理
解题思路
由图可知,小球在斜面上做类平抛运动,合力沿斜面向下,由于重力沿斜面的分力也是向下的,故电场力可能沿斜面向下,也可能沿斜面向上,只要合力沿斜面向下即可,由动能定理分析动能的变化,根据电场力可能的做功情况,判断电势能的变化.根据能量守恒分析动能和电势能之和及重力势能和电势能之和如何变化.
易错点
关键根据轨迹的弯曲程度得到电场力与重力的合力的方向,知道合力做功与动能的关系,电场力做功与电势能的关系.
教师点评
本题考查了电势能和电势,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与动能定理、功能关系等知识点交汇命题.
知识点
4.两根材料相同的均匀导线x和y,其中,x长为l,y长为
2l,串联在电路上时沿长度方向的电势随位置的变化规律
如图所示,那么,x和y两导线的电阻和横截面积之比分别为
正确答案
解析
x和y两端的电势差分别为6V,2V,电流相等,根据欧姆定律得,.
根据电阻定律得:.
则横截面积之比 .故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
考查方向
电场力与电势的性质
解题思路
串联电路中电流相等,根据电势差的大小,通过欧姆定律得出电阻的大小关系,再根据电阻定律得出x和y导线的横截面积之比.
易错点
关键要知道欧姆定律、电阻定律以及串并联电路的特点。
知识点
5.关于静电场和在静电场中运动的带电粒子,下列说法正确的是
正确答案
解析
A、场强与电势没有必然的联系,场强为零,电势不一定为零,电势高的地方场强不一定大,故A错误;
B、匀强电场的场强大小处处相等,方向也处处相同,故B正确;
C、在电场力作用下,若无初速度,或初速度与电场线的夹角不大于90°,正电荷从高电势向低电势运动,若初速度与电场线的夹角大于90°,从低电势向高电势运动,故C错误;
D、电场力做正功时,电势能一定减小,故D错误;
考查方向
电势差与电场强度的关系; 电势能和电势
解题思路
根据电场力做功与电势能的关系分析,明确电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增大,在匀强电场中,电势差与场强的关系是U=Ed.
易错点
理解电场力做功量度电势能的变化.
知识点
7.如图所示,物体A和带负电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,A、B的质量分别是m和2m,劲度系数为k的轻质弹簧一端固走在水平面上.另一端与物体A相连,倾角为的斜面处于沿斜面向上的匀强电场中,整个系统不计一切摩擦.开始时,物体B在一沿斜面向上的外力F=3mgsin
的作用下保持静止且轻绳恰好伸直,然后撤去外力F,直到物体B获得最大速度,且弹簧未超过弹性限度,则在此过程中
正确答案
知识点
19.如图所示,BD是竖直平面内圆的一条竖直直径,AC是该圆的另一条直径,该圆处于匀强电场中,场强方向平行于圆。带等量负电荷的相同小球从O点以相同的动能沿不同方向射出,小球会经过圆周上不同的点。小球在经过这些点时,过A点的小球的动能最小。忽略空气阻力,则下列说法中正确的是( )(把正确答案全选出来.每小题全部选对,得4分;选对但不全,得部分分;有错选的得0分.)
正确答案
解析
A、首先明确一点,在这个电场中,小球受到两个力影响:1.重力,2.电场力.在A点动量最小,那说明速度最小了,说明OA方向发射的小球克服合力做功最大,也就是说在这个电场跟重力场中,合力方向是OC,对O点小球受力分析,重力竖直向下,合力方向指向OC,受力方向指向为OB与OC之间,即电场方向应该是由O指向AD弧方向,故A错误;
B、由于只有重力和电场力做功,故任何点的小球,动能+重力势能+电势能=定值; 明显B点的重力势能最大,那么肯定B点的动能与电力势能之和最小了,故B正确;
C、动能+重力势能+电势能=定值,故电势能和重力势能之和最小的话,那么肯定是动能最大了,很明显,从O到C合力做功最多,故C点动能最大,故C正确;
D、机械能(重力势能+动能)最小,那么肯定就是电势能最大的地方,负电荷球,沿着电场线方向,应该在弧线AD(劣弧)之间,故D错误;
故选BC.
考查方向
电场力与电势的性质
解题思路
小球运动过程中受到重力和电场力,根据动量最大点判断出合力方向,运用平行四边形定则得到电场力方向;最后根据功能关系列式分析.
易错点
关键找出合力方向,然后根据功能关系列式判断,难题.
知识点
17.如图所示,在平行于xOy平面的区域内存在着电场,一个正电荷沿直线先后从C点移动到A点和B点,在这两个过程中,均需要克服电场力做功,且做功的数值相等。下列说法中正确的是( )(把正确答案全选出来.每小题全部选对,得4分;选对但不全,得部分分;有错选的得0分.)
正确答案
解析
A、由题意可知,电荷沿直线先后从C点移动到A点和B点,克服电场力做功的数值相等,由电场力做功的公式W=qU可判断出C、A间电势差UCA与C、B间电势差UCB相等,则A、B两点的电势相等,两点在同一个等势面上,故A正确;
B、由于电场力做负功,电荷的电势能增大,而电荷带正电,正电荷在电势高处电势能大,则B点的电势高于C点的电势,故B错误;
C、从C到A过程,电荷克服电场力做功,电荷的电势能增大,则电荷在A点的电势能大于在C点的电势能,故C正确;
D、根据AB两点电势相等分析,此电场可能是由处于AB连线中垂线上第Ⅳ象限内某位置的一个正点电荷所产生的,故D正确;
考查方向
电势能和电势;等势面
解题思路
电荷沿直线先后从C点移动到A点和B点,克服电场力做功的数值相等,由电场力做功的公式W=qU可判断出A、B电势关系.克服电场力做功,电荷的电势能增大.此电场可能是由处于AB连线中垂线上第Ⅳ象限内某位置的一个正点电荷所产生的.
易错点
关键理解电场力做的功量度电势能变化.
知识点
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