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(fù)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)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(jié)論,此方法為微元法;需要對電場力的性質(zhì)和能的性質(zhì)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(yīng)的電勢差大于C點段對應(yīng)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(cè),的方向沿x軸負方向,在O點右側(cè),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(zhì)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(jīng)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(xué)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(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)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(jīng)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(nèi)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。
20.(09四川卷)如圖所示,粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點處有一正點電荷,帶負電的小物體以初速度v1從M點沿斜面上滑,到達N點時速度為零,然后下滑回到M點,此時速度為V2(v2<v1)。若小物體電荷量保持不變,OM=ON,則
A.小物體上升的最大高度為
B.從N到M的過程中,小物體的電勢能逐漸減小
C.從M到N的過程中,電場力對小物體先做負功后做正功
D.從N到M的過程中,小物體受到的摩擦力和電場力均是先增大后減小
答案:AD
解析:設(shè)斜面傾角為θ、上升過程沿斜面運動的最大距離為L。
因為OM=ON,則MN兩點電勢相等,小物體從M到N、從N到M電場力做功均為0。上滑和下滑經(jīng)過同一個位置時,垂直斜面方向上電場力的分力相等,則經(jīng)過相等的一小段位移在上滑和下滑過程中電場力分力對應(yīng)的摩擦力所作的功均為相等的負功,所以上滑和下滑過程克服電場力產(chǎn)生的摩擦力所作的功相等、并設(shè)為W1。在上滑和下滑過程,對小物體,應(yīng)用動能定理分別有:-mgsinθL-μmgcosθL-W1=-和mgsinθL-μmgcosθL-W1=,上兩式相減可得sinθL=,A對;由OM=ON,可知電場力對小物體先作正功后作負功,電勢能先減小后增大,BC錯;從N到M的過程中,小物體受到的電場力垂直斜面的分力先增大后減小,而重力分力不變,則摩擦力先增大后減小,在此過程中小物體到O的距離先減小后增大,根據(jù)庫侖定律可知小物體受到的電場力先增大后減小,D對。
20.(09北京卷)圖示為一個內(nèi)、外半徑分別為R1和R2的圓環(huán)狀均勻帶電平面,其單位面積帶電量為。取環(huán)面中心O為原點,以垂直于環(huán)面的軸線為x軸。設(shè)軸上任意點P到O點的的距離為x,P點電場強度的大小為E。下面給出E的四個表達式(式中k為靜電力常量),其中只有一個是合理的。你可能不會求解此處的場強E,但是你可以通過一定的物理分析,對下列表達式的合理性做出判斷。根據(jù)你的判斷,E的合理表達式應(yīng)為
A.
B.
C.
D.
[解析]當(dāng)R1=0時,對于A項而言E=0,此時帶電圓環(huán)演變?yōu)閹щ妶A面,中心軸線上一點的電場強度E>0,故A項錯誤;當(dāng)x=0時,此時要求的場強為O點的場強,由對稱性可知EO=0,對于C項而言,x=0時E為一定值,故C項錯誤。當(dāng)x→∞時E→0,而D項中E→4πκσ故D項錯誤;所以正確選項只能為B。
[答案]B
20.(09山東卷)如圖所示,在x軸上關(guān)于原點O對稱的兩點固定放置等量異種點電荷+Q和-Q,x軸上的P點位于的右側(cè)。下列判斷正確的是
A.在x軸上還有一點與P點電場強度相同
B.在x軸上還有兩點與P點電場強度相同
C.若將一試探電荷+q從P點移至O點,電勢能增大
D.若將一試探電荷+q從P點移至O點,電勢能減小
答案:AC
考點:電場線、電場強度、電勢能
解析:根據(jù)等量正負點電荷的電場分布可知,在x軸上還有一點與P點電場強度相同,即和P點關(guān)于O點對稱,A正確。若將一試探電荷+q從P點移至O點,電場力先做正功后做負功,所以電勢能先減小后增大。一般規(guī)定無窮遠電勢為零,過0點的中垂線電勢也為零,所以試探電荷+q在P點時電勢能為負值,移至O點時電勢能為零,所以電勢能增大,C正確。
提示:熟悉掌握等量正負點電荷的電場分布。知道,即電場力做正功,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,電勢能減少;電場力做負功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能,電勢能增加,即。
19、(09全國Ⅱ卷)圖中虛結(jié)勻為電場中與場強方向垂直的等間距平行直線,兩粒子M、N質(zhì)量相等,所帶電荷的絕對值也相等,現(xiàn)將M、N從虛線上的O點以相同速率射出,兩粒子在電場中運動的軌跡分別如圖中兩條實線所示。點a、b、c為實線與虛線的交點,已知O點電勢高于c 點。若不計重力,則
A、M帶負電荷,N帶正電荷
B、N在a點的速度與M在c點的速度大小相同
C、N在從o點運動至a點的過程中克服電場力做功
D、M在從o點運動至b點的過程中,電場力對它做的功等于零
答案BD
[解析]本題考查帶電粒子在電場中的運動.圖中的虛線為等勢線,所以M點從O點到b點的過程中電場力對粒子做功等于零,D正確.根據(jù)MN粒子的運動軌跡可知N受到的電場力向上M受到的電場力向下,電荷的正負不清楚但為異種電荷.A錯.o到a的電勢差等于o到c的兩點的電勢差,而且電荷和質(zhì)量大小相等,而且電場力都做的是正功根據(jù)動能定理得a與c兩點的速度大小相同,但方向不同,B對.
(09廣東理基卷)12.關(guān)于同一電場的電場線,下列表述正確的是
A.電場線是客觀存在
B.電場線越密,電場強度越小
C.沿著電場線方向,電勢越來越低
D.電荷在沿電場線方向移動時,電勢能減小
答案.C
[解析]電場是客觀存在的,而電場線是假想的,A錯.電場線越密的地方電場越大B錯.沿著電場線的方向電勢逐漸降低C對.負電荷沿著電場線方向移動時電場力做負功電勢能增加D錯
(09北京卷)16.某靜電場的電場線分布如圖所示,圖中P、Q兩點的電場強度的大小分別為EP和EQ,電勢分別為UP和UQ,則
A.EP>EQ,UP>UQ
B.EP>EQ,UP<UQ
C.EP<EQ,UP>UQ
D.EP<EQ,UP<UQ
[解析]從圖可以看出P點的電場線的密集程度大于Q點的密集程度,故P點的場強大于Q點的場強,因電場線的方向由P指向Q,而沿電場線的方向電勢逐漸降低, P點的電勢高于Q點的電勢,故A項正確。
[答案]A
(09廣東理基卷)16.如圖6,一帶負電粒子以某速度進入水平向右的勻強電場中,再電場力作用下形成圖中所示的運動軌跡。M和N是軌跡上的亮點,其中M點在軌跡的最右點。不計重力下列表述正確的是
A.粒子在M點的速率最大
B.粒子所受電場力沿電場方向
C.粒子在電場中的加速度不變
D.粒子在電場中的電勢能始終在增加
答案.C
[解析]根據(jù)做曲線運動物體的受力特點合力指向軌跡的凹一側(cè),再結(jié)合電場力的特點可知粒子帶負電,即受到的電場力方向與電場線方向相反,B錯.從N到M電場力做負功,減速.電勢能在增加.當(dāng)達到M點后電場力做正功加速電勢能在減小則在M點的速度最小A錯,D錯.在整個過程中只受電場力根據(jù)牛頓第二定律加速度不變.
1.(09江蘇物理卷)兩個分別帶有電荷量和+的相同金屬小球(均可視為點電荷),固定在相距為的兩處,它們間庫侖力的大小為。兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?sub>,則兩球間庫侖力的大小為
A. B. C. D.
C [解析]本題考查庫侖定律及帶電題電量的轉(zhuǎn)移問題。接觸前兩個點電荷之間的庫侖力大小為,兩個相同的金屬球各自帶電,接觸后再分開,其所帶電量先中和后均分,所以兩球分開后各自帶點為+Q,距離又變?yōu)樵瓉淼?sub>,庫侖力為,所以兩球間庫侖力的大小為,C項正確。如兩球原來帶正電,則接觸各自帶電均為+2Q。
(09江蘇理綜卷)16.如圖所示,在光滑絕緣水平面上放置3個電荷量均為的相同小球,小球之間用勁度系數(shù)均為的輕質(zhì)彈簧絕緣連接。當(dāng)3個小球處在靜止狀態(tài)時,每根彈簧長度為 已知靜電力常量為,若不考慮彈簧的靜電感應(yīng),則每根彈簧的原長為
A. B. C. D.
答案C
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(09全國Ⅰ卷)18.如圖所示。一電場的電場線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對稱,O、M、N是y軸的三個點,且OM=MN,P點在y軸的右側(cè),MP⊥ON,則
A.M點的電勢比P點的電勢高
B.將負電荷由O點移動到P點,電場力做正功
C. M、N 兩點間的電勢差大于O、M兩點間的電勢
D.在O點靜止釋放一帶正電粒子,該粒子將沿y軸做直線運動
答案AD
[解析]本題考查電場、電勢、等勢線、以及帶電粒子在電場中的運動.由圖和幾何關(guān)系可知M和P兩點不處在同一等勢線上而且有,A對.將負電荷由O點移到P要克服電場力做功,及電場力做負功,B錯.根據(jù),O到M的平均電場強度大于M到N的平均電場強度,所以有,C錯.從O點釋放正電子后,電場力做正功,該粒子將沿y軸做加速直線運動.
10、如圖3(a)所示,真空室中電極K發(fā)出的電子(初速為零)。經(jīng)U=1000V的加速電場后,由小孔S沿兩水平金屬板A、B兩板間的中心線射入,A、B板長L=0.20m,相距d=0.020m,加在A、B兩板間的電壓U隨時間t變化u-t圖線如圖3(b)。設(shè)A、B兩板間的電場可以看做是均勻的,且兩板外無電場。在每個電子通過電場區(qū)域的極短時間內(nèi),電場可視作恒定的。兩板右側(cè)放一記錄圓筒,筒的左側(cè)邊緣與極板右端距離,筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)動,周期,筒的周長,筒能接收到通過A、B板的全部電子。
9、如圖3-2-11所示,在豎直平面內(nèi),有一半徑為R的絕緣的光滑圓環(huán),圓環(huán)處于場強大小為E,方向水平向右的勻強電場中,圓環(huán)上的A、C兩點處于同一水平面上,B、D分別為圓環(huán)的最高點和最低點.M為圓環(huán)上的一點,∠MOA=45°.環(huán)上穿著一個質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球,它正在圓環(huán)上做圓周運動,已知電場力大小qE等于重力的大小mg,且小球經(jīng)過M點時球與環(huán)之間的相互作用力為零.試確定小球經(jīng)過A、B、C、D點時的動能各是多少?
8、一個質(zhì)量為m、帶有電荷-q的小物體,可在水平軌道Ox上運動,O端有一與軌道垂直的固定墻、軌道處于勻強電場中,其場強大小為E,方向沿OX軸正方向,如圖所示。小物體以初速度v0從x0點沿OX軌道運動,運動時受到大小不變的摩擦力f作用,且f<qE;設(shè)小物體與墻碰撞時不損失機械能,且電量保持不變,求它在停止運動前所通過的總路程s。
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