7、质量为m、带电量为+q的小球,用一绝缘细线悬挂于O点,开始时它在A、B之间来回摆动,OA、OB与竖直方向OC的夹角均为如图1所示。求(1)如果当它摆到B点时突然施加一竖直向上的、大小为的匀强电场,则此时线中拉力(2)如果这一电场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的,则当小球运动到B点时线中的拉力
6、如图所示,两平行金属板a板对b板的电压随时间变化图像如
静止释放,已知在一个周
期内电子没有到达c面和d面,则以后到达c面或d面可能是:
A.向右运动时通过c面
B.向左运动时通过c面
C.向右运动时通过d面
D.向左运动时通过d面
5、若带正电荷的小球只受到电场力作用,则它在任意一段时间内
A.一定沿电场线由高电势处向低电势处运动
B.一定沿电场线由低电势处向高电势处运动
C.不一定沿电场线运动,但一定由高电势处向低电势处运动
D.不一定沿电场线运动,也不一定由高电势处向低电势处运动
4、如图所示,在光滑的水平面上有一个绝缘弹簧振子,小球带负电,在振动过程中,当弹簧压缩到最短时,突然加上一个水平向左的匀强电场,
A.振子振幅增大
B.振子振幅减小
C.振子的平衡位置不变
D.振子的周期增大
3、(01上海)A、B两点各放有电量为+Q和+2Q的点电荷,A、B、C、D四点在同一直线上,且AC=CD=DB。将一正电荷从C点沿直线移到D点,则 ( B )
A、 电场力一直做正功
B、 电场力先做正功再做负功
C、 电场力一直做负功
D、电场力先做负功再做正功
2、 (01全国理科综合)图中所示是一个平行板电容器,其电容为C,带电量为Q,上极板带正电。现将一个试探电荷q由两极板间的A点移动到B点,如图所示。A、B两点间的距离为s,连线AB与极板间的夹角为30°,则电场力对试探电荷q所做的功等于 ( C )
A. B. C. D.
1、如图所示,有一质量为m、带电量为q的油滴,被置于竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中,设油滴是从两板中间位置,并以初速度为零进入电场的,可以判定( ).
(A)油滴在电场中做抛物线运动
(B)油滴在电场中做匀加速直线运动
(C)油滴打在极板上的运动时间只决定于电场强度和两板间距离
(D)油滴打在极板上的运动时间不仅决定于电场强度和两板间距离,还决定于油滴的荷质比
23.(09安徽卷)(16分)如图所师,匀强电场方向沿轴的正方向,场强为。在点有一个静止的中性微粒,由于内部作用,某一时刻突然分裂成两个质量均为的带电微粒,其中电荷量为的微粒1沿轴负方向运动,经过一段时间到达点。不计重力和分裂后两微粒间的作用。试求
(1)分裂时两个微粒各自的速度;
(2)当微粒1到达(点时,电场力对微粒1做功的瞬间功率;
(3)当微粒1到达(点时,两微粒间的距离。
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,做匀速直线运动;在x方向由于受恒定的电场力,做匀加速直线运动。所以微粒1做的是类平抛运动。设微粒1分裂时的速度为v1,微粒2的速度为v2则有:在y方向上有 -
在x方向上有 -
根号外的负号表示沿y轴的负方向。
中性微粒分裂成两微粒时,遵守动量守恒定律,有
方向沿y正方向。
(2)设微粒1到达(0,-d)点时的速度为v,则电场力做功的瞬时功率为
其中由运动学公式
所以
(3)两微粒的运动具有对称性,如图所示,当微粒1到达(0,-d)点时发生的位移
则当当微粒1到达(0,-d)点时,两微粒间的距离为
(09北京卷)19.如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b
A.穿出位置一定在O′点下方
B.穿出位置一定在O′点上方
C.运动时,在电场中的电势能一定减小
D.在电场中运动时,动能一定减小
[解析]a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动,则该粒子一定做匀速直线运动,故对粒子a有:Bqv=Eq 即只要满足E =Bv无论粒子带正电还是负电,粒子都可以沿直线穿出复合场区,当撤去磁场只保留电场时,粒子b由于电性不确定,故无法判断从O’点的上方或下方穿出,故AB错误;粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类似于平抛的运动,电场力做正功,其电势能减小,动能增大,故C项正确D项错误。
[答案]C
例1、(01全国高考)如图,虚线a、b和c是静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa、φb、和φc,φa﹥φb﹥φc。一带电的粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示,由图可知 ( )
A、 粒子从K到L的过程中,电场力做负功
B、 粒子从L到M的过程中,电场力做负功
C、 粒子从K到L的过程中,静电势能增加
D、粒子从L到M的过程中,动能减少
例2、如图所示,有三个质量相等,分别带正电,负电和不 带电 的小球,从上、下带电平行金属板间的P点.以相同速率垂直电场方向射入电场,它们分别落到A、B、C三点,则 ( )
(A) A带正电、B不带电、C带负电
(B) 三小球在电场中运动时间相等
(C) 在电场中加速度的关系是aC>aB>aA
(D) 到达正极板时动能关系EA>EB>EC
例3、如图所示,带负电的小球静止在水平放置的平行板电容 器两板间,距下板0.8 cm,两板间的电势差为300 V.如果两板间电势差减小到60 V,则带电小球运动到极板上需多长时间?
例4、绝缘的半径为R的光滑圆环,放在竖直平面内,环上套有一个质量为m,带电量为+q的小环,它们处在水平向右的匀强电场中,电场强度为E(如图所示),小环从最高点A由静止开始滑动,当小环通过(1)与大环圆心等高的B点与(2)最低点C时,大环对它的弹力多大?方向如何?
例5、如图4所示,质量为、带电量为的小球从距地面高处以一定的初速度水平抛出,在距抛出水平距离为L处,有一根管口比小球直径略大的竖直细管,管的上口距地面,为使小球能无碰撞地通过管子可在管口上方整个区域里加一场强方向向左的匀强电场。求:(1)小球的初速度;(2)电场强度E的大小;(3)小球落地时的动能。
练习
18.(09安徽卷) 在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形的abcd,顶点a、c处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中
A. 先作匀加速运动,后作匀减速运动
B. 先从高电势到低电势,后从低电势到高电势
C. 电势能与机械能之和先增大,后减小
D. 电势能先减小,后增大
答案:D
解析:由于负电荷受到的电场力是变力,加速度是变化的。所以A错;由等量正电荷的电场分布知道,在两电荷连线的中垂线O点的电势最高,所以从b到a,电势是先增大后减小,故B错;由于只有电场力做功,所以只有电势能与动能的相互转化,故电势能与机械能的和守恒,C错;由b到O电场力做正功,电势能减小,由O到d电场力做负功,电势能增加,D对。
(09江苏理综卷)20.空间存在匀强电场,有一电荷量、质量的粒子从点以速率射入电场,运动到点时速率为。现有另一电荷量、质量的粒子以速率仍从点射入该电场,运动到点时速率为。若忽略重力的影响,则
A.在、、三点中,点电势最高
B.在、、三点中,点电势最高
C.间的电势差比间的电势差大
D.间的电势差比间的电势差小
答案AD
[解析]正电荷由O到A,动能变大,电场力做正功,电势能减小,电势也减小,O点电势较高;负电荷从O到B速度增大,电场力也做正功,电势能减小,电势升高,B点电势比O点高。所以B点最高,A对;
,故D对
(09江苏物理卷)8.空间某一静电场的电势在轴上分布如图所示,轴上两点B、C
点电场强度在方向上的分量分别是、,下列说法中正确的有
A.的大小大于的大小
B.的方向沿轴正方向
C.电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大
D.负电荷沿轴从移到的过程中,电场力先做正功,后做负功
AD [解析]本题的入手点在于如何判断和的大小,由图象可知在x轴上各点的电场强度在x方向的分量不相同,如果在x方向上取极小的一段,可以把此段看做是匀强磁场,用匀强磁场的处理方法思考,从而得到结论,此方法为微元法;需要对电场力的性质和能的性质由较为全面的理解。在B点和C点附近分别取很小的一段d,由图象,B点段对应的电势差大于C点段对应的电势差,看做匀强电场有,可见>,A项正确;同理可知O点场强最小,电荷在该点受到的电场力最小,C项错误;沿电场方向电势降低,在O点左侧,的方向沿x轴负方向,在O点右侧,的方向沿x轴正方向,所以B项错误,D项正确。
(09广东物理卷)6.如图3所示,在一个粗糙水平面上,彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。由静止释放后,两个物块向相反方向运动,并最终停止。在物块的运动过程中,下列表述正确的是
A.两个物块的电势能逐渐减少
B.物块受到的库仑力不做功
C.两个物块的机械能守恒
D. 物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力
[答案]A。
[解析]由于两电荷电性相同,则二者之间的作用力为斥力,因此在远离过程中,电场力做正功,则电势能逐渐减少,A正确;B错误;由于运动过程中,有重力以外的力电场力和摩擦力做功,故机械能不守恒,C错误;在远离过程中开始电场力大于摩擦力,后来电场力小于摩擦力。
(09江苏理综卷)23.(14分)如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压 ,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为 q,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ,若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则
(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少?
(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?
答案(1)
(2)时间为,停在处或距离B板为
[解析]本题考查电场中的动力学问题
(1)加电压后,B极板电势高于A板,小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为
小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为
故小物块运动的加速度为
设小物块与A板相碰时的速度为v1,由
解得
(2)小物块与A板相碰后以v1大小相等的速度反弹,因为电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变,小物块所受的合外力大小 为
加速度大小为
设小物块碰后到停止的时间为 t,注意到末速度为零,有
解得
设小物块碰后停止时距离为,注意到末速度为零,有
则 或距离B板为
18.(09宁夏卷)空间有一均匀强电场,在电场中建立如图所示的直角坐标系,M、N、P为电场中的三个点,M点的坐标,N点的坐标为,P点的坐标为。已知电场方向平行于直线MN,M点电势为0,N点电势为1V,则P点的电势为
A. B.
C. D.
答案D。
[解析]将立体图画成平面图,如图所示,可见P点沿电场线方向为MN的四等分线,故P点的电势为,D正确。
(09海南卷)5.一平行板电容器两极板间距为、极板面积为S,电容为,其中是常量。对此电容器充电后断开电源。当增加两板间距时,电容器极板间
A.电场强度不变,电势差变大
B.电场强度不变,电势差不变
C.电场强度减小,电势差不变
D.电场强度较小,电势差减小
(09海南卷)10.如图,两等量异号的点电荷相距为。M与两点电荷共线,N位于两点电荷连线的中垂线上,两点电荷连线中点到M和N的距离都为L,且。略去项的贡献,则两点电荷的合电场在M和N点的强度
A.大小之比为2,方向相反
B.大小之比为1,方向相反
C.大小均与成正比,方向相反
D.大小均与L的平方成反比,方向相互垂直
(09天津卷)5.如图所示,带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置,M、N为板间同一电场线上的两点,一带电粒子(不计重力)以速度vM经过M点在电场线上向下运动,且未与下板接触,一段时间后,粒子以速度vN折回N点。则
A.粒子受电场力的方向一定由M指向N
B.粒子在M点的速度一定比在N点的大
C.粒子在M点的电势能一定比在N点的大
D.电场中M点的电势一定高于N点的电势
B[解析]由于带电粒子未与下板接触,可知粒子向下做的是减速运动,故电场力向上,A错;粒子由M到N电场力做负功电势能增加,动能减少,速度增加,故B对C错;由于粒子和两极板所带电荷的电性未知,故不能判断M、N点电势的高低,C错。
(09福建卷)15.如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离
A.带点油滴将沿竖直方向向上运动
B.P点的电势将降低
C.带点油滴的电势将减少
D.若电容器的电容减小,则极板带电量将增大
答案B
[解析]电容器两端电压U不变,由公式,场强变小,电场力变小,带点油滴将沿竖直方向向下运动,A错; P到下极板距离d不变,而强场E减小,由公式U=Ed知P与正极板的电势差变小,又因为下极板电势不变,所以P点的电势变小,B对;由于电场力向上,而电场方向向下,可以推断油滴带负电,又P点的电势降低,所以油滴的电势能增大,C错;图中电容器两端电压U不变,电容C减小时由公式Q=CU,带电量减小,D错。
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