1.在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场,在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一质量为m的带电小球,它静止时位于A点,此时细线与竖直方向成37°角,如图1所示.现对在A点的该小球施加一沿与细线垂直方向的瞬时冲量,小球能绕O点在竖直平面内做完整的圆周运动.下列对小球运动的分析,正确的是(不考虑空气阻力,细线不会缠绕在O点上)( )
图1
A.小球运动到C点时动能最小 B.小球运动到C点时绳子拉力最小 C.小球运动到Q点时动能最大 D.小球运动到B点时机械能最大 答案 D
2.某区域的电场线分布如图2所示,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点.取O点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向,粒子的重力忽略不计.在O 到A运动过程中,下列关于粒子运动速度v和加速度a随时间t 的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上电势φ 随位移x的变化图线可能正确的是( )
图2
答案 B
解析 由题图可知,从O到A点,电场线由密到疏再到密,电场强度先减小后增大,因此粒子受到的电场力先减小后增大,则加速度先减小后增大,故A错误,B正确;沿着电场线方向电势降低,而电势与位移的图像的斜率表示电场强度,所以斜率应先减小后增大,因此C错误;电场力对粒子做正功,导致电势能减小,则动能增加,且图线斜率先减小后增大,故D错误.
3.如图3所示,在两个等量异种电荷形成的电场中,D、E、F是两电荷连线上间距相等的三个点,三点的电势关系是φD>φE>φF,K、M、L是过这三个点的等势线,其中等势线L与两电荷连线垂直.带电粒子从a点射入电场后运动轨迹与三条等势线的交点是a、b、c,粒子在a、b、c三点的电势能分别是Epa、Epb、Epc,以下判断正确的是( )
图3
A.带电粒子带正电 B.Epa 4.如图4所示是一个正方体ABCDEFGH,m点是ABCD面的中点、n点是EFGH面的中点.当在正方体的八个角上各固定一个带电量相同的正点电荷,比较m、n两点的电场强度和电势,下列判断正确的是( ) 图4 A.电场强度相同,电势相等 B.电场强度不相同,电势不相等 C.电场强度相同,电势不相等 D.电场强度不相同,电势相等 答案 D 5.如图5所示,在一个真空环境里,有一个空心导体球,半径为a,另有一个半径为b的细圆环,环心与球心连线长为L(L>a),连线与环面垂直,已知环上均匀带电,总电荷量为Q.当导体球接地时(取无穷远处电q 势为零,与带电量为q的点电荷相距r处电势为φ=k,k为静电力恒量),下列说法正确的是( ) r 图5 A.球面上感应电荷量为q感=- aQ b2+L2aQ B.球面上感应电荷量为q感=- LQ C.感应电荷在O点的场强为E感=k2 LQ D.感应电荷在O点的场强为E感=k2 a答案 A 解析 据题意,由于静电感应,球上所带电荷与圆环电性相反,球与大地相连,球的电势为0,即球上的电qQ 荷在球中心产生的电势与环上电荷在球中心产生的电势之和为0,故有:k+k2则选项A正确,2=0,aL+b而选项B错误;由于静电平衡,导体内场强处处为0,球上的电荷在O点产生场强等于环在O点产生的场强,方向相反,现将环看成无数个电荷的集合体,每个电荷在O点产生的场强为:E1=k Q1,而所有L2+b2Q 电荷在O点产生的场强是每个电荷在该点产生场强的矢量和,则为:E感=-E环=-k2,故选项C、D均 L错误. 6.如图6所示,真空中同一平面内MN直线上固定电荷量分别为-9Q和+Q的两个点电荷,两者相距为L L,以+Q电荷为圆心,半径为画圆,a、b、c、d是圆周上四点,其中a、b在MN直线上,c、d两点连 2线垂直于MN,一电荷量为+q的试探电荷在圆周上运动,则下列判断错误的是( ) 图6 A.电荷+q在a处所受到的电场力最大 B.电荷+q在a处的电势能最大 C.电荷+q在b处的电势能最大 D.电荷+q在c、d两处的电势能相等 答案 B 7.如图7所示,以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,∠A=60°,AO=L,在q O点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子(不计重力作用),粒子的比荷为,发射速度大mqBL 小都为v0,且满足v0=.粒子发射方向与OC边的夹角为θ,对于粒子进入磁场后的运动,下列说法正确 m的是( ) 图7 A.粒子有可能打到A点 B.以θ=60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短 C.以θ<30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等 D.在AC边界上只有一半区域有粒子射出 答案 AD 8.如图1所示,虚线为某静电场的等势面,且相邻两等势面间的电势差相等.一带负电的粒子由M点移动到N点的过程中,电场力做正功,M、N两点的电势用φM、φN表示,M、N两点的电场强度用EM、EN表示.则下列说法正确的是( ) 图1 A.φM=φN B.φM>φN C.EM>EN D.EM 解析带负电的粒子由M点移动到N点的过程中,电场力做正功,电势能减小,电势增加,则φM<φN;N处等势面密集,电场线也密集,电场强度大.