7、質量為m、帶電量為+q的小球,用一絕緣細線懸掛于O點,開始時它在A、B之間來回擺動,OA、OB與豎直方向OC的夾角均為如圖1所示。求(1)如果當它擺到B點時突然施加一豎直向上的、大小為的勻強電場,則此時線中拉力(2)如果這一電場是在小球從A點擺到最低點C時突然加上去的,則當小球運動到B點時線中的拉力
6、如圖所示,兩平行金屬板a板對b板的電壓隨時間變化圖像如
靜止釋放,已知在一個周
期內電子沒有到達c面和d面,則以后到達c面或d面可能是:
A.向右運動時通過c面
B.向左運動時通過c面
C.向右運動時通過d面
D.向左運動時通過d面
5、若帶正電荷的小球只受到電場力作用,則它在任意一段時間內
A.一定沿電場線由高電勢處向低電勢處運動
B.一定沿電場線由低電勢處向高電勢處運動
C.不一定沿電場線運動,但一定由高電勢處向低電勢處運動
D.不一定沿電場線運動,也不一定由高電勢處向低電勢處運動
4、如圖所示,在光滑的水平面上有一個絕緣彈簧振子,小球帶負電,在振動過程中,當彈簧壓縮到最短時,突然加上一個水平向左的勻強電場,
A.振子振幅增大
B.振子振幅減小
C.振子的平衡位置不變
D.振子的周期增大
3、(01上海)A、B兩點各放有電量為+Q和+2Q的點電荷,A、B、C、D四點在同一直線上,且AC=CD=DB。將一正電荷從C點沿直線移到D點,則 ( B )
A、 電場力一直做正功
B、 電場力先做正功再做負功
C、 電場力一直做負功
D、電場力先做負功再做正功
2、 (01全國理科綜合)圖中所示是一個平行板電容器,其電容為C,帶電量為Q,上極板帶正電,F(xiàn)將一個試探電荷q由兩極板間的A點移動到B點,如圖所示。A、B兩點間的距離為s,連線AB與極板間的夾角為30°,則電場力對試探電荷q所做的功等于 ( C )
A. B. C. D.
1、如圖所示,有一質量為m、帶電量為q的油滴,被置于豎直放置的兩平行金屬板間的勻強電場中,設油滴是從兩板中間位置,并以初速度為零進入電場的,可以判定( ).
(A)油滴在電場中做拋物線運動
(B)油滴在電場中做勻加速直線運動
(C)油滴打在極板上的運動時間只決定于電場強度和兩板間距離
(D)油滴打在極板上的運動時間不僅決定于電場強度和兩板間距離,還決定于油滴的荷質比
23.(09安徽卷)(16分)如圖所師,勻強電場方向沿軸的正方向,場強為。在點有一個靜止的中性微粒,由于內部作用,某一時刻突然分裂成兩個質量均為的帶電微粒,其中電荷量為的微粒1沿軸負方向運動,經過一段時間到達點。不計重力和分裂后兩微粒間的作用。試求
(1)分裂時兩個微粒各自的速度;
(2)當微粒1到達(點時,電場力對微粒1做功的瞬間功率;
(3)當微粒1到達(點時,兩微粒間的距離。
答案:(1),方向沿y正方向(2)(3)2
解析:(1)微粒1在y方向不受力,做勻速直線運動;在x方向由于受恒定的電場力,做勻加速直線運動。所以微粒1做的是類平拋運動。設微粒1分裂時的速度為v1,微粒2的速度為v2則有:在y方向上有 -
在x方向上有 -
根號外的負號表示沿y軸的負方向。
中性微粒分裂成兩微粒時,遵守動量守恒定律,有
方向沿y正方向。
(2)設微粒1到達(0,-d)點時的速度為v,則電場力做功的瞬時功率為
其中由運動學公式
所以
(3)兩微粒的運動具有對稱性,如圖所示,當微粒1到達(0,-d)點時發(fā)生的位移
則當當微粒1到達(0,-d)點時,兩微粒間的距離為
(09北京卷)19.如圖所示的虛線區(qū)域內,充滿垂直于紙面向里的勻強磁場和豎直向下的勻強電場。一帶電粒子a(不計重力)以一定的初速度由左邊界的O點射入磁場、電場區(qū)域,恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O′點(圖中未標出)穿出。若撤去該區(qū)域內的磁場而保留電場不變,另一個同樣的粒子b(不計重力)仍以相同初速度由O點射入,從區(qū)域右邊界穿出,則粒子b
A.穿出位置一定在O′點下方
B.穿出位置一定在O′點上方
C.運動時,在電場中的電勢能一定減小
D.在電場中運動時,動能一定減小
[解析]a粒子要在電場、磁場的復合場區(qū)內做直線運動,則該粒子一定做勻速直線運動,故對粒子a有:Bqv=Eq 即只要滿足E =Bv無論粒子帶正電還是負電,粒子都可以沿直線穿出復合場區(qū),當撤去磁場只保留電場時,粒子b由于電性不確定,故無法判斷從O’點的上方或下方穿出,故AB錯誤;粒子b在穿過電場區(qū)的過程中必然受到電場力的作用而做類似于平拋的運動,電場力做正功,其電勢能減小,動能增大,故C項正確D項錯誤。
[答案]C
例1、(01全國高考)如圖,虛線a、b和c是靜電場中的三個等勢面,它們的電勢分別為φa、φb、和φc,φa﹥φb﹥φc。一帶電的粒子射入電場中,其運動軌跡如實線KLMN所示,由圖可知 ( )
A、 粒子從K到L的過程中,電場力做負功
B、 粒子從L到M的過程中,電場力做負功
C、 粒子從K到L的過程中,靜電勢能增加
D、粒子從L到M的過程中,動能減少
例2、如圖所示,有三個質量相等,分別帶正電,負電和不 帶電 的小球,從上、下帶電平行金屬板間的P點.以相同速率垂直電場方向射入電場,它們分別落到A、B、C三點,則 ( )
(A) A帶正電、B不帶電、C帶負電
(B) 三小球在電場中運動時間相等
(C) 在電場中加速度的關系是aC>aB>aA
(D) 到達正極板時動能關系EA>EB>EC
例3、如圖所示,帶負電的小球靜止在水平放置的平行板電容 器兩板間,距下板0.8 cm,兩板間的電勢差為300 V.如果兩板間電勢差減小到60 V,則帶電小球運動到極板上需多長時間?
例4、絕緣的半徑為R的光滑圓環(huán),放在豎直平面內,環(huán)上套有一個質量為m,帶電量為+q的小環(huán),它們處在水平向右的勻強電場中,電場強度為E(如圖所示),小環(huán)從最高點A由靜止開始滑動,當小環(huán)通過(1)與大環(huán)圓心等高的B點與(2)最低點C時,大環(huán)對它的彈力多大?方向如何?
例5、如圖4所示,質量為、帶電量為的小球從距地面高處以一定的初速度水平拋出,在距拋出水平距離為L處,有一根管口比小球直徑略大的豎直細管,管的上口距地面,為使小球能無碰撞地通過管子可在管口上方整個區(qū)域里加一場強方向向左的勻強電場。求:(1)小球的初速度;(2)電場強度E的大;(3)小球落地時的動能。
練習
18.(09安徽卷) 在光滑的絕緣水平面上,有一個正方形的abcd,頂點a、c處分別固定一個正點電荷,電荷量相等,如圖所示。若將一個帶負電的粒子置于b點,自由釋放,粒子將沿著對角線bd往復運動。粒子從b點運動到d點的過程中
A. 先作勻加速運動,后作勻減速運動
B. 先從高電勢到低電勢,后從低電勢到高電勢
C. 電勢能與機械能之和先增大,后減小
D. 電勢能先減小,后增大
答案:D
解析:由于負電荷受到的電場力是變力,加速度是變化的。所以A錯;由等量正電荷的電場分布知道,在兩電荷連線的中垂線O點的電勢最高,所以從b到a,電勢是先增大后減小,故B錯;由于只有電場力做功,所以只有電勢能與動能的相互轉化,故電勢能與機械能的和守恒,C錯;由b到O電場力做正功,電勢能減小,由O到d電場力做負功,電勢能增加,D對。
(09江蘇理綜卷)20.空間存在勻強電場,有一電荷量、質量的粒子從點以速率射入電場,運動到點時速率為,F(xiàn)有另一電荷量、質量的粒子以速率仍從點射入該電場,運動到點時速率為。若忽略重力的影響,則
A.在、、三點中,點電勢最高
B.在、、三點中,點電勢最高
C.間的電勢差比間的電勢差大
D.間的電勢差比間的電勢差小
答案AD
[解析]正電荷由O到A,動能變大,電場力做正功,電勢能減小,電勢也減小,O點電勢較高;負電荷從O到B速度增大,電場力也做正功,電勢能減小,電勢升高,B點電勢比O點高。所以B點最高,A對;
,故D對
(09江蘇物理卷)8.空間某一靜電場的電勢在軸上分布如圖所示,軸上兩點B、C
點電場強度在方向上的分量分別是、,下列說法中正確的有
A.的大小大于的大小
B.的方向沿軸正方向
C.電荷在點受到的電場力在方向上的分量最大
D.負電荷沿軸從移到的過程中,電場力先做正功,后做負功
AD [解析]本題的入手點在于如何判斷和的大小,由圖象可知在x軸上各點的電場強度在x方向的分量不相同,如果在x方向上取極小的一段,可以把此段看做是勻強磁場,用勻強磁場的處理方法思考,從而得到結論,此方法為微元法;需要對電場力的性質和能的性質由較為全面的理解。在B點和C點附近分別取很小的一段d,由圖象,B點段對應的電勢差大于C點段對應的電勢差,看做勻強電場有,可見>,A項正確;同理可知O點場強最小,電荷在該點受到的電場力最小,C項錯誤;沿電場方向電勢降低,在O點左側,的方向沿x軸負方向,在O點右側,的方向沿x軸正方向,所以B項錯誤,D項正確。
(09廣東物理卷)6.如圖3所示,在一個粗糙水平面上,彼此靠近地放置兩個帶同種電荷的小物塊。由靜止釋放后,兩個物塊向相反方向運動,并最終停止。在物塊的運動過程中,下列表述正確的是
A.兩個物塊的電勢能逐漸減少
B.物塊受到的庫侖力不做功
C.兩個物塊的機械能守恒
D. 物塊受到的摩擦力始終小于其受到的庫侖力
[答案]A。
[解析]由于兩電荷電性相同,則二者之間的作用力為斥力,因此在遠離過程中,電場力做正功,則電勢能逐漸減少,A正確;B錯誤;由于運動過程中,有重力以外的力電場力和摩擦力做功,故機械能不守恒,C錯誤;在遠離過程中開始電場力大于摩擦力,后來電場力小于摩擦力。
(09江蘇理綜卷)23.(14分)如圖所示,相距為d的平行金屬板A、B豎直放置,在兩板之間水平放置一絕緣平板。有一質量m、電荷量q(q>0)的小物塊在與金屬板A相距l(xiāng)處靜止。若某一時刻在金屬板A、B間加一電壓 ,小物塊與金屬板只發(fā)生了一次碰撞,碰撞后電荷量變?yōu)椤?q,并以與碰前大小相等的速度反方向彈回。已知小物塊與絕緣平板間的動摩擦因素為μ,若不計小物塊電荷量對電場的影響和碰撞時間。則
(1)小物塊與金屬板A碰撞前瞬間的速度大小是多少?
(2)小物塊碰撞后經過多長時間停止運動?停在何位置?
答案(1)
(2)時間為,停在處或距離B板為
[解析]本題考查電場中的動力學問題
(1)加電壓后,B極板電勢高于A板,小物塊在電場力作用與摩擦力共同作用下向A板做勻加速直線運動。電場強度為
小物塊所受的電場力與摩擦力方向相反,則合外力為
故小物塊運動的加速度為
設小物塊與A板相碰時的速度為v1,由
解得
(2)小物塊與A板相碰后以v1大小相等的速度反彈,因為電荷量及電性改變,電場力大小與方向發(fā)生變化,摩擦力的方向發(fā)生改變,小物塊所受的合外力大小 為
加速度大小為
設小物塊碰后到停止的時間為 t,注意到末速度為零,有
解得
設小物塊碰后停止時距離為,注意到末速度為零,有
則 或距離B板為
18.(09寧夏卷)空間有一均勻強電場,在電場中建立如圖所示的直角坐標系,M、N、P為電場中的三個點,M點的坐標,N點的坐標為,P點的坐標為。已知電場方向平行于直線MN,M點電勢為0,N點電勢為1V,則P點的電勢為
A. B.
C. D.
答案D。
[解析]將立體圖畫成平面圖,如圖所示,可見P點沿電場線方向為MN的四等分線,故P點的電勢為,D正確。
(09海南卷)5.一平行板電容器兩極板間距為、極板面積為S,電容為,其中是常量。對此電容器充電后斷開電源。當增加兩板間距時,電容器極板間
A.電場強度不變,電勢差變大
B.電場強度不變,電勢差不變
C.電場強度減小,電勢差不變
D.電場強度較小,電勢差減小
(09海南卷)10.如圖,兩等量異號的點電荷相距為。M與兩點電荷共線,N位于兩點電荷連線的中垂線上,兩點電荷連線中點到M和N的距離都為L,且。略去項的貢獻,則兩點電荷的合電場在M和N點的強度
A.大小之比為2,方向相反
B.大小之比為1,方向相反
C.大小均與成正比,方向相反
D.大小均與L的平方成反比,方向相互垂直
(09天津卷)5.如圖所示,帶等量異號電荷的兩平行金屬板在真空中水平放置,M、N為板間同一電場線上的兩點,一帶電粒子(不計重力)以速度vM經過M點在電場線上向下運動,且未與下板接觸,一段時間后,粒子以速度vN折回N點。則
A.粒子受電場力的方向一定由M指向N
B.粒子在M點的速度一定比在N點的大
C.粒子在M點的電勢能一定比在N點的大
D.電場中M點的電勢一定高于N點的電勢
B[解析]由于帶電粒子未與下板接觸,可知粒子向下做的是減速運動,故電場力向上,A錯;粒子由M到N電場力做負功電勢能增加,動能減少,速度增加,故B對C錯;由于粒子和兩極板所帶電荷的電性未知,故不能判斷M、N點電勢的高低,C錯。
(09福建卷)15.如圖所示,平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內阻不計)連接,下極板接地。一帶電油滴位于容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài),F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離
A.帶點油滴將沿豎直方向向上運動
B.P點的電勢將降低
C.帶點油滴的電勢將減少
D.若電容器的電容減小,則極板帶電量將增大
答案B
[解析]電容器兩端電壓U不變,由公式,場強變小,電場力變小,帶點油滴將沿豎直方向向下運動,A錯; P到下極板距離d不變,而強場E減小,由公式U=Ed知P與正極板的電勢差變小,又因為下極板電勢不變,所以P點的電勢變小,B對;由于電場力向上,而電場方向向下,可以推斷油滴帶負電,又P點的電勢降低,所以油滴的電勢能增大,C錯;圖中電容器兩端電壓U不變,電容C減小時由公式Q=CU,帶電量減小,D錯。
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