1. 在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷,在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一个矩形路径abcd,如图所示,现将一电子沿abcd移动一周,则下列判断正确的是
A.由a→b电场力做正功,电子的电势能减小
B.由b→c电场力对电子先做负功,后做正功,总功为零
C.由c→d电子的电势能一直增大
D.由d→a电子的电势能先减小后增大,电势能总的增加量为零
【答案】BD
【解析】根据电势高低,分析电场力对电子做功的正负.电场力做正功时,电势能减小;相反,电势能增加.根据等势线的分布情况可知,电子靠近正电荷时,电势升高;反之,电势降低.
A、由a→b,电势降低,电场力做负功,电子的电势能增加.故A错误.
B、如图,
画出过b、c的等势线,则知由b→c,电势先降低再升高,则电场对电子先做负功,后做正功.根据对称性可知,b、c两点的电势相等,电场力做的总功为零.故B正确.
C、由c→d,电势升高,电场力做正功,电子的电势能减小.故C错误.
D、由d→a,电势先升高后降低,电场对电子先做负功,后做正功,电子的电势能先减小后增加,电势能总增加量为零.d、a两点的电势相等,电场力做的总功为零.故D正确.
故选BD
【考点】等量异种电荷等势面的分布和电场线
2. (12分)如图所示,一根光滑绝缘细杆与水平面成α=30°的角倾斜固定.细杆的一部分处在场强方向水平向右的匀强电场中,场强E=2×104N/C.在细杆上套有一个带电量为q=-1.73×10-5C、质量为m=3×10-2kg的小球.现使小球从细杆的顶端A由静止开始沿杆滑下,并从B点进入电场,小球在电场中滑至最远处的C点.已知AB间距离s1=0.4 m,g=10 m/s2.求:
(1)小球在B点的速度vB .
(2)小球进入电场后滑行的最大距离s2 .
(3)小球从A点滑至C点的时间是多少?
【答案】(1)2 m/s (2)0.4 m (3)0.8 s
【解析】(1)小球在AB段滑动过程中,由机械能守恒
mgs1sinα=mv
可得vB=2 m/s.
(2)小球进入匀强电场后,在电场力和重力的作用下,由牛顿第二定律可得加速度
a2==-5 m/s2
小球进入电场后还能滑行到最远处C点,BC的距离为
s2==0.4m.
(3)小球从A到B和从B到C的两段位移中的平均速度分别为vAB= vBC=
小球从A到C的平均速度为
s1+s2=t=t
可得t=0.8 s.
【考点】本题考查了带电物体在电场中的运动
3. 下列说法正确的是
| A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在电场 |
| B.电场是一种特殊物质,电场线是客观存在的 |
| C.电荷间的相互作用是通过电场而产生的 |
| D.取走电场中某点的试探电荷后,该点的电场力为零,所以该点的场强为零 |
【解析】只要有电荷存在,电荷周围就一定存在电场,A对;电场线是假想出来的曲线,B错;电荷间的相互作用是通过电场而产生的,C对;场强为电场本身的性质,与放不放电荷,放什么样的电荷无关,D错;
4. 有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积中有n个自由电子,电子的电量为e,此时电子的定向移动速率为v,在t时间内,通过导体横截面的自由电子数可表示为:( )
①.nvt ②.nvSt ③. ④.
| A.①③ | B.②③ | C.②④ | D.①④ |
【解析】从导体导电的微观角度来说,在t 时间内能通过某一横截面AA/的自由电子必须处于以AA/为横截面,长度为υt的圆柱体内,由于自由电子可以认为是均匀分布,故此圆柱体内的电子数目为nυSt。而从电流的定义来说,I=q/t,故在△t 时间内通过某一横截面的电量为It,通过横截面的自由电子数目为It/e,故正确答案为B
5. 如图所示,半径R=10cm的半圆处在匀强电场中,其直径MN与电场方向夹角为600,将电荷量为+5×10-3C的点电荷A沿圆弧从M点移到N点,其电势能减少0.5J,求(1)电场强度E的大小;(2)将电荷量为-8×10-3C的点电荷B沿直线从M点移到N点,电场力做功多少?
【答案】解:(1)依题意,将点电荷A从M点移到N点,电场力做功WA=0.5J,
由, 解得E=1×103N/C
(2)将点电荷B从M点移到N点,电场力做功,
解得
【解析】本题考查的是电场力做功问题。正负电荷在电场力作用下做功和电场强度的计算。
6. 两个点电荷Q1、Q2固定于x轴上,将一带正电的试探电荷从足够远处沿x轴负方向移近Q2(位于坐标原点O)过程中,试探电荷的电势能Ep随位置变化的关系如图所示。则下列判断正确的是( )
| A.M点电势为零,N点场强为零 |
| B.M点场强为零,N点电势为零 |
| C.Q1带负电,Q2带正电,且Q2电荷量较小 |
| D.Q1带正电,Q2带负电,且Q2电荷量较小 |
【解析】由电势变化可知,两电荷带异种电荷,电势能减小,说明电场力做正功,电荷Q1带负电,运动到N点时电势能最小,说明N点场强为零,在运动就靠近Q2,电场力做负功,电势能增大,Q2带正电,AC对;
7. 在真空中的O点放一点电荷Q =1.0×10-8C,直线MN过O点,OM =30cm,如图所示。若把电量为q =-2.0×10-9C的点电荷从M点移到N点,电势能增加了2.0×10-8J,取N点电势为零,静电力常量k =9.0×109 N·m2/C2。
求:(1)M点的电场强度大小;(2)M点的电势。
【答案】(1)E=1000N/C(2)ΦM=10V
【解析】 (1)由E=kQ/r2得,M点的电场强度E=1000N/C (5分)
(2)电势能 EM-EN=qφM-qΦN
又ΦN=0
所以 φM=(EM-EN)/q
代入数据解得M点的电势ΦM=10V (5分)
8. 空气中的负离子对人的健康极为有益.人工产生负离子的最常见方法是电晕放电法.如图所示,一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电,电压达5 000 V左右,使空气发生电离,从而产生负氧离子排出,使空气清新化,针状负极与环形正极间距为5 mm,且视为匀强电场,电场强度为E,电场对负氧离子的作用力为F,则( )
| A.E=103 N/C,F=1.6×10-16 N |
| B.E=106 N/C,F=1.6×10-16 N |
| C.E=106 N/C,F="1." 6×10-13 N |
| D.E=103 N/C,F="1." 6×10-13N |
【解析】由公式1. 6×10-13 N,C对;
9. 如图为静电除尘器除尘机理的示意图,尘埃在电场中通过某种
机制带电,在电场力作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。
下列表述正确的是
| A.到达集尘极的尘埃带正电荷 |
| B.电场方向由放电极指向集尘板 |
| C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 |
| D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 |
【答案】D
【解析】放电极和电源的负极向连,带负电,集尘极带正电,所以电场方向由集尘极指向放电极,到达集尘极的尘埃带负电,AB错误。带正电的尘埃受到的电场力方向与电场方向相同,带负电的尘埃受到的电场力方向与电场方向相反,C错误。两极之间相当于一个电容器,当Q增大时根据公式可得两极板间的电压越大,根据公式可得,电场强度越大,所以受到的电场力就越大,D正确。
10. .如图所示,水平放置且已与电源断开的上、下两平行带电金属板间存在匀强电场,有一带电微粒正好水平向右匀速运动通过正中间P点。若此时将上极板稍向下移动,则此后带电微粒在电场中的运动情况是
| A.仍然水平向右匀速运动 |
| B.向上偏转作类平抛运动 |
| C.向下偏转作类平抛运动 |
| D.上述运动均有可能,最终运动取决于带电微粒的比荷大小。 |
【解析】电容器与电源断开,Q保持不变,当上极板稍向下移动,根据公式,, 可得与极板间的距离无关,所以粒子仍然能水平向右做匀速运动。A正确。
11. 下列说法中,正确的是
| A.电动势是表示电源把电能转化为其他形式能的本领大小的物理量 |
| B.只有磁铁周围才存在磁场,磁场是假想的,不是客观存在的 |
| C.磁体与磁体,磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用 |
| D.首先发现电流磁效应的科学家是洛伦兹 |
【解析】电动势是表示电源把其他形式的能转化为其电能的本领大小的物理量,A错
磁体和电流周围都存在磁场,磁场是客观存在的物质,B错
磁体与磁体,磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用,C对
首先发现电流磁效应的科学家是奥斯特,D错
12. 小球在水平桌面上做匀速直线运动,当它受到如图所示的力的方向作用时,小球可能运动的方向是( )
| A.Oa | B.Ob | C.Oc | D.Od |
【解析】力的方向与速度方向垂直,小球做曲线运动,且力改变速度的方向,轨迹应为Od,D正确。
13. 在电场中某点放入电量为q的试探电荷时,测得该点电场强度为E,若在该点放入电量为q′=-2q的试探电荷时测得电场强度为E′,下面说法正确的是( )
| A.E′=-E | B.E′=2E |
| C.E′=-E/2 | D.E′=E |
【解析】场强反映的是电场本身的属性,与放入的试探电荷无关,故E′=E,选D。
14. 初速度为零的正离子经加速电场后进入偏转电场,进入时速度与偏转电场方向垂直。若加速电压为U1,偏转电压为U2,要使离子在偏转电场中沿电场方向偏移量y变为2y,可采用以下哪些办法(设各种情况均能射出电场) ( )
| A.只使U1变为原来的一半 |
| B.只使U2变为原来的两倍 |
| C.只使偏转极板间距减为原来的一半 |
| D.只使偏转极板长度变为原来的两倍 |
【解析】子在加速电场中加速,根据动能定理可得,
eU1=mv02,
所以电子进入偏转电场时速度的大小为,
v0=,
电子进入偏转电场后的偏转的位移为,
y=at2=
()2==,
要使离子在偏转电场中沿电场方向偏移量y变为2y,ABC都正确。
故答案选ABC.
15. 在如图所示的匀强电场中,沿电场线方向有A、B两点,A、B两点间的距离x="0.10" m。一个电荷量C的点电荷所受电场力的大小N。 求:
(1)电场强度E的大小;
(2)将该点电荷从A点移至B点的过程中,电场力所做的功W。
【答案】解:(1)电场强度E的大小
(2)电场力所做的功
【解析】略
16. 如图,在粗糙绝缘水平面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放一带有恒定电量的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止,则从M点运动到N点的过程中( )
| A.小物块所受电场力逐渐减小 |
| B.小物块具有的电势能逐渐减小 |
| C.M点的电势一定高于N点的电势 |
| D.小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 |
【解析】点电荷周围的电场强度,所以距离场源电荷越远,电场强度越大,则从M点运动到N点的过程中小物块所受电场力逐渐减小,故A正确
电场力做正功,电势能减小,即小物块具有的电势能逐渐减小,故B正确
因为不知道点电荷的电性,所以无法确定,M、N两点的电势高低,故C错误
根据动能定理可知,从M点运动到N点的过程中,合外力做功为零,则小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功,故D正确
故选ABD
17. 为测定电场中某点的电场强度,先在该点放一点电荷,电荷量为+q,测得该点的电场强度为E1;再在该点改放另一个点电荷,电荷量为-2q,测得该点的电场强度为E2.则 ( )
| A.E1=E2,方向相同 | B.E1=E2,方向相反 |
| C.E1 | D.E1>E2,方向相反 |
【解析】电场强度为电场本身的属性,与放不放电荷无关,与放什么样的电荷无关,A对;
18. 如图所示,三个质量均为m的小球相互间距均为L,若B小球带电量为-q,B小球带电量为+q,在水平外力F作用下,欲使三个小球在光滑水平面上保持间距L一起向F方向运动,则外力F=_________________,A小球带_______电,电量为_______________。
【答案】
【解析】分析:三个质量相同的小球在各自相互作用下,一起向F方向加速运动.采用隔离法对小球受力分析,并用牛顿第二定律列出表达式,求出运动的加速度,再由整体法来确定外力F的大小.
解答:解:由题意可知,三个球必定有着相同的加速度
不妨设加速度向右,设A带负电,电量为Q
对C受力分析:向右B的力为 ,向左A的力 ,∴FC=
对B受力分析:向左C的力 , 向右A的力 ,∴FB=
令=,(因为质量相等,受力相等即为加速度相等),解得Q=q
假设成立Q带正电(若假设不成立Q的值会是负的),结果B球所受力向左,与题意不符.
现根据算的电量求出合力为,在对A分析,向右只有F ,F-FB-FC=,解得F=
故答案为:;负;q
点评:根据各自受力情况分析,可确定A球的电性.同时由库仑定律与牛顿第二定律来确定A球的电量.本题还体现出整体法与隔离法对问题的研究.
19. 如图所示,用长L=0.50m的绝缘轻质细线,把一个质量m=1.0g带电小球悬挂在带等量异种电荷的平行金属板之间,平行金属板间的距离d=5.0cm,两板间电压U=1.0×103V。静止时,绝缘线偏离竖直方向θ角,小球偏离竖直距离a=1.0cm。(θ角很小,为计算方便可认为tanθ≈sinθ,取g=10m/s2,需要求出具体数值,不能用θ角表示)求:
(1)两板间电场强度的大小;
(2)小球带的电荷量。
(3)若细线突然被剪断,小球在板间如何运动?
【答案】(1) E==2.0×104V/m
(2)受力平衡 qE=mgtanθ,得q==1.0×10-8C
(3)小球做初速度为零的匀加速直线运动。
【解析】略
20. 下列关于电场、磁场的说法正确的是
| A.电场、磁场虽都既看不见,也摸不着,但它们是客观存在的物质 |
| B.电场线、磁场线是客观存在的 |
| C.电场线、磁场线可以相交 |
| D.电场线、磁场线都是闭合曲线 |
【解析】本题考查电场和磁场。电场和磁场是客观存在的物质,A对;电场线和磁感线时为了形象描述电场和磁场而引入的理想模型,并不是实际存在的,B错;电场线和磁感线不相交,C错;电场线不闭合,磁感线时闭合曲线,D错;选A。
21. 有一质量为M、长度为l的矩形绝缘板放在光滑的水平面上,另一质量为m、带电量的绝对值为q的物块(视为质点),以初速度v0从绝缘板的上表面的左端沿水平方向滑入,绝缘板周围空间是范围足够大的匀强电场区域,其场强大小,方向竖直向下,如图所示。已知物块与绝缘板间的动摩擦因数恒定,物块运动到绝缘板的右端时恰好相对于绝缘板静止;若将匀强电场的方向改变为竖直向上,场强大小不变,且物块仍以原初速度从绝缘板左端的上表面滑入,结果两者相对静止时,物块未到达绝缘板的右端。求:
(1)场强方向竖直向下时,物块在绝缘板上滑动的过程中,系统损失的动能;
(2)场强方向竖直向下与竖直向上时,物块受到的支持力之比;
(3)场强方向竖直向上时,物块相对于绝缘板滑行的距离。
【答案】(1)场强方向竖直向下时,由系统动量守恒,有:
①
由能量守恒,有(:产生热量;Ff :m与M间的摩擦力;s:m与M相对位移;
v:A、B共同速度):
②
由①②式得: ③
同理,场强方向竖直向上时,动量仍守恒,可推出:
④
5
依题意:s1 > s2,故Ff 2 > Ff 1
而 6
∴FN2 > FN1
说明第一次电场力方向竖直向上,第二次电场力方向竖直向下(可判断物块带负电)
(2)s2=
【解析】略
22. 质量为m的带电小球(可视为点电荷)在水平向右的匀强电场E中,静止在与竖直方向成45°角的C点,今将小球拉起至与悬点等高的A点由静止释放,求小球经过最低点B处时对悬线的拉力是多大?
【答案】小球静止在C点时受平衡力,受力如图:
Tcos45°=mg
Tsin45°=Eq
解得:Eq="mg " ①
设小球运动到B点时速度为V.小球从A点到B点运动过程中,由动能定理:
mgL+EqL=" " mv2 ②
设小球在B点时受绳拉力为F,由向心力方程:
③
由①②③得:F=5mg
【解析】略
23. 一根长为l的丝线吊着一质量为m的带电量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,丝线与竖直方向成37o角,重力加速度为g,求这个匀强电场的电场强度的大小。(已知 )
【答案】小球静止在电场中受力分析可得:
小球带正电, 由平衡条件得: (4分)
故 (2分)
【解析】略
24. 下列表述正确的是( )
| A.两个完全相同的金属球,带电量分别为Q和-3Q,现将这两个金属球接触后分开,两球一定都带上了2 Q的电量 |
| B.只有体积很小的带电体才能看作点电荷 |
| C.电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹 |
| D.库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律 |
【解析】略
25. 带正电的点电荷固定于Q点,电子在库仑力作用下,做以Q为一焦点的椭圆运动.M、P、N为椭圆上的三点,P点是轨道上离Q最近的点.电子在从M到达N点的过程中( )
| A.电场力先增大后减小 |
| B.电势能先增大后减小 |
| C.速率先减小后增大 |
| D.速度变化率先减小后增大 |
【解析】略
26. 如图所示,水平放置的平行板电容器与一恒定的直流电源相连,两极板间距离d=10cm。距下板4cm处有质量m=0.01g的不带电小球由静止落下。小球和下极板碰撞间带上了q=1.0×10-8C的电荷,反跳的高度为8cm,这时下板所带电荷量为Q=1.0×10-6C。如果小球和下板碰撞时没有机械能损失,(取g=10m/s2)试求:
(1)该电容器极板间的电场强度多大?
(2)该电容器的电容多大?
【答案】(1)从头至尾用动能定理有:
mgh1-mgh2+qEh2=EK-------------2分
E=5103N/C-------------2分
(2)U=Ed=500V-------------2分
C==210-9F=2000PF-------------2分
【解析】略
27. 如图所示,虚线为等势面,实线为一带电油滴(重力不可忽略)在匀强电场中的运动轨迹。若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况正确的是
| A.油滴的动能增加 |
| B.油滴的电势能减小,机械能增加 |
| C.油滴的动能和电势能之和增加 |
| D.油滴的重力势能和电势能之和增加 |
【解析】略
28. 如图所示,叠放在一起的A、B两绝缘小物块放在水平向右的匀强电场中,其中B带正电q,而A不带电.它们一起沿绝缘水平面以某一速度匀速运动.现突然使B带电量消失,同时A带上正电q,则A、B的运动状态可能为( )
A.一起匀速运动
B.一起加速运动
C.A做匀加速直线运动,B做匀速直线运动
D.A做匀减速直线运动,B做匀速直线运动
【答案】A
【解析】略
29. 质量为m,带电量为+q的小球,从绝缘的光滑斜面顶端A由静止开始滑下,做匀变速直线运动,到达底端B时的速度为。如果在斜面上端,C处放另一带电量为+Q的点电荷,AC=BC,如图8所示,带电小球+q再次从斜面顶端A由静止开始运动到B的过程中,对于小球以下说法正确的是( )
| A.仍做匀变速直线运动 | B.电场力对小球一直做正功 |
| C.最大速度仍为 | D.机械能守恒 |
【解析】略
30. 如图所示,某区域电场线左右对称分布,M、N为对称线上的两点,该曲线上电场线从M指向N。下列说法正确的是( )
| A.M点电势一定高于N点电势 |
| B.M点场强一定大于N点场强 |
| C.正电荷在M点的电势能大于N点的电势能 |
| D.将电子从M点移动到N点,电场力做正功 |
【答案】AC
【解析】由沿着电场线方向电势越来越低,则N点电势低于M点电势,A对;从电场线的密集程度可看出N点场强较大,B错;正电荷从M到N运动过程中,电场力做正功,电势能减小,故正电荷在M处电势能较大,C对;若将电子从M点移动到N点,电场力将做负功,D错。下载本文