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题型:简答题
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简答题 · 14 分

32.(14分)如图A.,长度L=0.8m的光滑杆左端固定一带正电的点电荷A,其电荷量Q=;一质量m=0.02kg,带电量为q的小球B套在杆上。将杆沿水平方向固定于某非均匀外电场中,以杆左端为原点,沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。点电荷A对小球B的作用力随B位置x的变化关系如图B.中曲线I所示,小球B所受水平方向的合力随B位置x的变化关系如图B.中曲线II所示,其中曲线II在0.16≤x≤0.20和x≥0.40范围可近似看作直线。求:(静电力常量

(1)小球B所带电量q;

(2)非均匀外电场在x=0.3m处沿细杆方向的电场强度大小E

(3)在合电场中,x=0.4m与x=0.6m之间的电势差U

(4)已知小球在x=0.2m处获得v=0.4m/s的初速度时,最远可以运动到x=0.4m。若小球在x=0.16m处受到方向向右,大小为0.04N的恒力作用后,由静止开始运动,为使小球能离开细杆,恒力作用的做小距离s是多少?

正确答案

32.解:

(1)由图可知,当x=0.3m时,N

因此C

(2)设在x=0.3m处点电荷与小球间作用力为F2

F=F2+qE

因此

电场在x=0.3m处沿细秆方向的电场强度大小为3,方向水平向左。

(3)根据图像可知在x=0.4m与x=0.6m之间合力做功大小

W=0.0040.2=810-4J

qU=W

可得

(4)由图可知小球从x=0.16m到x=0.2m处

电场力做功J

小球从

电场力做功    ==

由图可知小球从

电场力做功=-0.004×0.4=

由动能定理    +++=0

解得              =

知识点

库仑定律电场强度及其叠加电势差
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

18.如图所示,在匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5cm,bc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一电子(电荷量为e=1.6×10﹣19C)从a移到b电场力做功为Wab=3.2×10﹣18J求:

(1)匀强电场的场强大小及方向.

(2)电子从b移到c,电场力对它做功.

(3)设φa=0,则电子在c点的电势能为多少?

(4)a、c两点的电势差等于多少?

正确答案

解:(1)电子从a移到b电场力做正功,可知电场力方向向右,则电场强度方向水平向左.

由Wab=qEab,得E==400V/m

(2)电子从b移到c,电场力做功Wbc=qEbc•cos60°=3.84×10﹣18J

(3)电子从a移到c,电场力做功Wac=Wab+Wbc=7.04×10﹣18J

电子电势能减小7.04×10﹣18J.

设φa=0,则电子在c点的电势能为﹣7.04×10﹣18J.

4)a、c两点的电势差Uac==﹣44V.

解析

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知识点

电势差
1
题型:填空题
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填空题 · 4 分

23.如图所示,竖直平面内有两个水平固定的等量同种负点电荷,A、O、B在两电荷连线的中垂线上,O为两电荷连线中点,AO=OB=L,将一带正电的小球由A点静止释放,小球可最远运动至O点,已知小球的质量为m、电量为q.若在A点给小球一初速度,则小球向上最远运动至B点,重力加速度为g.则AO两点的电势差UAO=__________,该小球从A点运动到B点的过程中经过O点时速度大小为__________.

正确答案

;2

解析

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知识点

电势差
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

8.如图所示,在匀强电场中有一正方体,电场线的方向与直线a'd平行,已知a'点的电势φ1=2V,d 点的电势φ2=-2V。O 点是顶点a、c 连线的中点。则以下说法正确的是(  )

A若把一个电子从O 点移到a 点,电场力做功1.6×10-19J

B若把一个电子从O 点移到a 点,电场力做功3.2×10-19J

C若把一个电子从O 点移到c 点,电场力做功-1.6×10-19J

D若把一个电子从O 点移到c 点,电场力做功-3.2×10-19J

正确答案

A,C

解析

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知识点

电势差
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

19.如图所示,长为L倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中,一带电量为+q质量为m的小球,以初速度v0从斜面底端A点开始沿斜面上滑,当到达斜面顶端B点时,速度仍为v0,  则下列说法正确的是(   )

A若电场是匀强电场,则该电场的电场强度的最小值一定为

BA、B两点间的电压一定等于

C小球在B点的电势能一定大于在A点的电势能

D若该电场是斜面中点竖直正上方某点的点电荷Q产生的,

则Q一定是正电荷

正确答案

A,B

解析

A、小球从A到B,根据动能定理得,qU-mgLsinθ=0,解得AB间的电势差,根据矢量合成的方法可知,匀强电场沿AB方向时电场强度最小,则电场强度最小值为,故A、B正确;

C、从A到B,电场力做正功,则电势能减小,则B点的电势能小于A点的电势能,故C错误;

D、若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷Q产生的,离电荷远的A点电势高,所以Q一定是负电荷,故D错误.

考查方向

匀强电场中电势差和电场强度的关系;电势能和电势

解题思路

根据动能定理和电场力做功公式结合,求解A、B两点的电势差.结合平行四边形定则可知,若电场是匀强电场,根据力学知识确定电场力的最小值,再确定场强的最小值.根据电场力做功比较电势能的高低.

易错点

根据题意关键导出电场强度与电势差的表达式进行分析,另外要掌握沿电场线的方向电势降低.

知识点

电场强度及其叠加电势差电势能和电势
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