- 电磁学
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1.下列与检验电荷有关的物理量是( )
正确答案
解析
A.电场强度E=比值定义法定义的,它们的大小均与电量无关,由电场本身决定的,与检验电荷无关.故A错误;
B.电势φ=比值定义法定义的,它们的大小均与电量无关,由电场本身决定的,与检验电荷无关.故B错误;
C.电势能EP=qφ与电荷有关.故C正确;
D.电势差U是由电场本身以及电场中的两点的位置决定的,与检验电荷无关,故D错误。
考查方向
解题思路
本题考查了对电场中几个概念的理解情况,物理中有很多物理量是采用比值法定义的,要正确理解比值定义法的含义。
易错点
对于物理中各个物理量要明确其确切含义,以及其定义式和决定式的不同
知识点
在平行金属板间的水平匀强电场中,有一长为L的轻质绝缘棒OA,其一端可绕O点在竖直平面内自由转动,另一端A处有一带电量为-q且不计重力的小球,质量为m的绝缘小球固定在OA棒中点处,当变阻器滑片在P点处时,棒静止在与竖直方向成30°角的位置,如图所示。已知此时BP段的电阻为R,平行金属板间的水平距离为d。
40.求此时金属板间电场的场强大小E;
41.若金属板旋转△α=30°(图中虚线表示),并移动滑片位置,欲使棒与竖直方向的夹角不变,BP段的电阻应调节为多大?
42.若金属板不转动,将BP段的电阻突然调节为R,带电小球初始位置视为零势能点,求带电小球电势能的最小值。
正确答案
金属板间电场的场强大小E=.
解析
轻杆力矩平衡:EqL cos30=mgLsin30,场强大小E= 。
考查方向
解题思路
根据力矩平衡求出金属板间电场的场强大小E.
易错点
考查了力矩平衡,动能定理以及闭合电路欧姆定律,综合性较强,对学生能力要求较高,运用动能定理解题时要确定好研究的过程.
正确答案
BP段的电阻应调节为R.
解析
旋转前两金属板间电势差U=Ed=,金属板旋转30°后杆仍平衡,E′q Lcos60=mgLsin30,E′=,板旋转后,板距d′=d cos30,U′=E′d′=,金属板间电势差与变阻器BP电阻成正比, = ,得R′=R。
考查方向
解题思路
金属板旋转30°后,电场强度的方向发生改变,板距发生了变化,根据力矩平衡,结合闭合电路欧姆定律求出BP段的电阻的大小.
易错点
考查了力矩平衡,动能定理以及闭合电路欧姆定律,综合性较强,对学生能力要求较高,运用动能定理解题时要确定好研究的过程.
正确答案
带电小球电势能的最小值为﹣mgL.
解析
电阻调节为R后,E′′=,F′′=mg ,杆逆时针旋转,至小球速度为零时,带电小球电势能最小,设此时杆与竖直角度为θ,根据动能定理,mgL(sinθ-sin30)-mgL(cos30-cosθ)=0,由题意可得,θ=60,所以电场力做功的最大值Wm=mgL(sin60-sin30)=mgL,即电势能的最小值εm=-mgL。
考查方向
解题思路
金属板不转动,将BP段的电阻突然调节为R,得出电场强度的大小以及电场力的大小,运用动能定理求出电场力做功的最大值,根据电场力做功与电势能的关系得出电势能的最小值.
易错点
考查了力矩平衡,动能定理以及闭合电路欧姆定律,综合性较强,对学生能力要求较高,运用动能定理解题时要确定好研究的过程.
6.如图所示,带正电的点电荷被固定于A点。以O点为坐标原点,AO方向为x轴正方向建立如图所示的直线坐标系。现将一个电荷量很小的带正电的点电荷q,从O点由静止释放,在点电荷运动的过程中,下列关于电荷q的动能EK、电势能EP随坐标x变化的图象中(假设O点电势为零,不计粒子的重力),可能正确的是:( )
正确答案
解析
由于同种电荷,所以A对O的作用力为排斥力,所以电场对q做正功,动能增加,在远离过程中,电场力变小,所以动能随位置变化越来越慢,所以A错,B对;由于做正功,所以电势能不断减小,动能变化越来越慢,所以电势能减少越来越慢,所以C错D对。
考查方向
解题思路
通过电场力做功情况来判断电势能的变化情况
易错点
电场力做功与电势能的变化关系
知识点
6.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,坐标系内有A、B、C三点,坐标分别为( 6cm,0)、(0,cm)、(3cm,0)。O、A、B三点的电势分别为OV、 4V、2V。现有一带电粒子从坐标原点O处以某一速度垂直电场方向射入 ,恰好通过B点,不计粒子所受重力。下列说法正确的是
正确答案
解析
A、已知O点的电势为0,A点的电势为4V,根据U=Ed可得AO的中点C的电势为 φC==2V.故A正确.
BC、B、C两点的电势相等,连接BC,BC线是一条等势线.所以匀强电场的方向垂直于BC斜向下,过O点作BC的垂线相交BC于D点,由几何关系得:=
•sin∠ BCO=0.03×sin30°=1.5cm
则电场强度为:E==
=
×l02V/m.故B错误,C正确.
D、带电粒子从坐标原点O处垂直电场方向射入,恰好通过B点,做类平抛运动,粒子受到的电场力逆着电场线,所以粒子带负电.故D错误.
考查方向
解题思路
根据题中的数据找出x轴方向上电势与B点相等的C点,可知B、C两点连线是一条等势线,根据电场线与等势线垂直,且指向电势低的等势线,分析电场强度的方向.通过几何关系,求出O点到BC的距离,由匀强电场中电势差与电场强度的关系可得出电场强度的大小.由粒子在电场中偏转方向,判断粒子的电性.
易错点
通过等势线来判断电场的大小和方向
知识点
17.如图所示,A、B是在同一水平线上处于固定状态的两等量异种点电荷, P、Q是光滑绝缘的水平面,一带正电荷的小球C放在水平面上B电荷的正上方,将小球C由静止释放,关于小球C由静止释放到运动到A点正上方的过程中,下列说法正确的是
正确答案
解析
小球C的加速度由合力决定由受力分析知小球C由静止释放到运动到A点正上方的过程中,合力先减小后增大且方向一致向左,则,小球先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的加速运动,故A、B都错误。小球C由静止释放到运动到A点正上方的过程中动能一直增大,由机械能守恒知,电势能一直增加,故C错误,D正确。
考查方向
解题思路
根据静电引力公式计算小球C从初始状态开始后的受力情况。根据正负电荷在真空中,电场、电势分布的对称性,判断C运动过程中的电势能变化。
易错点
对正负电荷在真空中,电场、电势的对称性分布理解不到位。
知识点
12.某静电场在x轴上各点的电势φ随坐标x的分布图象如图所示。x轴上A、O、B三点的电势分别为φA、φO、φB,电场强度沿x轴方向的分量大小分别为EAx、EOx、EBx,电子在A、O、B三点的电势能分别为WA、WO、WB。下列判断中正确的是( )
正确答案
解析
根据题目中图像,可知A的电势最大,O点最小,所以A错。该图像中的斜率代表场强大小,所以A点最大,O点最小,所以B错;因为
由于电子带负电,所以A的电势能最小,O点电势能最大,C错。
由图像可知OA电势差大于OB电势差所以电场力OA做功大于OB电场力做功,D对。
考查方向
解题思路
根据斜率判断电场大小,根据代数运算比较电势能的高低
易错点
电势能为标量,计算和比较都遵守代数运算
知识点
如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S,小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是
正确答案
解析
保持R1不变,缓慢增大R2时,由于R0和R2串联,R0两端的电压减小,即平行板电容器的两个极板的电压U减小,带电小球受到的电场力减小, 悬线的拉力为
将减小,选项B正确,A错误。保持R2不变,缓慢增大R1时,R0两端的电压不变,F电不变,悬线的拉力为F不变,CD错误。
知识点
15.如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为、
、
、
。一电子有M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
用控制变量法,可以研究影响平行板电容器的因素(如图)。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为。实验中,极板所带电荷量不变,若
正确答案
解析
略
知识点
24.如图,一质量为m、电荷量为q(q>0)的例子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。
正确答案
24.
设带电粒子在B点的速度大小为。粒子在垂直于电场方向的速度分量不变,即
①
由此得
②
设A、B两点间的电势差为,由动能定理有
③
联立②③式得
④
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
如图所示的电路,L是小灯泡,C是极板水平放置的平行板电容器,有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动,若滑动变阻器的滑片向下滑动,则( )
正确答案
解析
略
知识点
板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时,两极板间的电势差为U1,板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q,板间距变为,其他条件不变,这时两极板间电势差为U2,板间场强为E2,下列说法正确的是
正确答案
解析
考查平行板电容器的相关知识。,当电荷量变为2Q时,
,C选项正确。
知识点
一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是( )
正确答案
解析
当电容器两极板间插入一电介质时,根据可知电容器电容C变大,由于电容器电荷量不变,根据
可知电容器两端电压减小,B项正确。
知识点
将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷分别用d、U、E和Q表示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
平行板间匀强电场,保持U不变,将d变为原来的两倍,场强
变为原来的一半,A项正确;由
可知B错;由
可知,保持d不变,则电容器的电容不变,由
可知,将Q变为原来的两倍,则U变为原来的两倍,C错D正确。
知识点
某电容式话筒的原理示意图如题18图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属基板。对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动。在P、Q间距增大过程中,
正确答案
解析
电容式话筒与电源串联,电压保持不变。在P、Q间距增大过程中,根据电容决定式得电容减小,又根据电容定义式
得电容器所带电量减小,电容器的放电电流通过R的方向由M到N,所以M点的电势比N点的高。D正确
知识点
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