A. 三个等势面中,等势面a的电势最高 B. 带电质点一定是从P点向Q点运动
C. 带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小 D. 带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小
解析:先画出电场线,再根据速度、合力和轨迹的关系,可以判定:质点在各点受的电场力方向是斜向右下方。由于是正电荷,所以电场线方向向右下方。答案仅有D
[例4] 如图所示,在平行板电容器正中有一个带电微粒。K闭合时,该微粒恰好能保持静止。在① 保持K闭合;② 充电后将K断开;两种情况下,各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板?
A. 上移上极板M B. 上移下极板N C. 左移上极板M D. 把下极板N接地
解析:电容器和电源连接,改变板间距离、改变正对面积或改变板间电解质材料,都会改变其电容,从而可能引起电容器两板间电场的变化。这里一定要分清两种常见的变化:
(1)电键K保持闭合,则电容器两端的电压恒定(等于电源电动势),这种情况下带电量
而
(2)充电后断开K,保持电容器带电量Q恒定,这种情况下
所以,由上面的分析可知①选B,②选C。
[例5] 计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。电容的计算公式是,
--
其中常量ε=9.0×1012F?m1,S表示两金属片的正对面积,d表示两金属片间的距离。当某一键被按下时,d发生改变,引起电容器的电容发生改变,从而给电子线路发出相应的信号。已知两金属片的正对面积为50mm2,键未被按下时,两金属片间的距离为0.60mm。只要电容变化达0.25pF,电子线路就能发出相应的信号。那么为使按键得到反应,至少需要按下多大距离?
解析:先求得未按下时的电容C1=0.75pF,再由得Δd=0.15mm。
得和C2=1.00pF,
[例6] 如图,E发射的电子初速度为零,两电源的电压分别为45V、30V,A、B两板上有小孔Oa、Ob,则电子经过Oa、Ob孔以及到达C板时的动能分别是:EKA= ,EKB= ,EKC= 。
解析:由图示可知:A、B板带正电,且电势相等,电子在E、A之间被电场加速,由动能定理可得:-eUEA=EKA-0,而UEA=-45V,所以EKA=45eV
电子在A、B之间作匀速直线运动,所以EKB=EKA=45eV
电子在B、C之间作减速运动,由动能定理可得:-eUBC=EKC-EKB 而 UBC=30V 所以EKC=EKB-eUBC=15eV 答案:45eV、45eV、15eV
[例7] 如图,真空中有一匀强电场,方向沿Ox正方向,若质量为m、电荷量为q的带电微粒从O点以初速v0沿Oy方向进入电场,经Δt时间到达A点,此时速度大小也是v0,方向沿Ox轴正方向,如图所示。求:
1. 从O点到A点的时间Δt。
2. 该匀强电场的场强E及OA连线与Ox轴的夹角θ。 3. 若设O点电势为零,则A点电势多大。
解析:分析带电微粒的运动特征,ox方向上,在电场作用下作匀加速运动;oy方向上,在重力作用下,作ay=g的匀减速运动,到A点时,速度为0。
(1)在oy方向上,有0-V0=-g(2)在ox方向有v0=ax
将
=
得=
代入得ax=g
Eq=max 将ax=g 代入得E=
所以图中x= y= 所以x=y,故场强OA与Ox轴的夹角为45° (3)从O到A利用动能定律 -mgY+qUOA=vA= v0 ② 由①、②UOA=由UOA=0-0=0 ⑤
恒定电流部分
[例8] 某电解质溶液,如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子沿相反方向通过其横截面,那么通过电解质溶液的电流强度是多大?
解析:设在t=1 s内,通过某横截面的二价正离子数为n1,一价离子数为n2,元电荷的电荷量为e,则t时间内通过该横截面的电荷量为q=(2n1+n2)e
①
③
A ④
电流强度为I===×1.6×10
-19
A=3.2 A
[例9] 试研究长度为l、横截面积为S,单位体积自由电子数为n的均匀导体中电流的流动,在导体两端加上电压U,于是导体中有匀强电场产生,在导体内移动的自由电子(-e)受匀强电场作用而加速,而和做热运动的阳离子碰撞而减速,这样边反复进行边向前移动,可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v成正比,其大小可以表示成kv(k是常数)。
(1)电场力和碰撞的阻力相平衡时,导体中电子的速率v成为一定值,这时v为( )
A. B. C. D.
(2)设自由电子在导体中以一定速率v运动时,该导体中所流过的电流是_________。 (3)该导体电阻的大小为_________(用k、l、n、s、e表示)。 解析:据题意可得kv=eE,其中E=得I=
,再由欧姆定律可知R=
,因此v=
。
,据电流微观表达式I=neSv,可
[例10]] 若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时,导体中的电流减小了0.4 A,如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流多大?
解析:对欧姆定律理解的角度不同,求解的方法也不相同,本题可以有三种解法:
解答一:依题意和欧姆定律得:
,所以I0=1.0 A
A
又因为解答二:
,所以
由得A
又
,所以A
[例11] 有一只满偏电流,内阻的电流表G。若把它改装成量程为10V的电压表,应______联一个______的分压电阻。该电压表的内阻为______;若把他改装成量程为3A的电流表,应______联一个____的分流电阻,该电流表的内阻为_____。
解析:改装成电压表时应串联一个分压电阻。由欧姆定律得:
,
分压电阻:,
该电压表内阻:。
改装成电流表时应并联一个分流电阻,由并联电路两端电压相等得:
,
分流电阻:。
该电流表内阻:
。
【模拟试题】
一. 选择题
1. 如图l所示,空心导体上方有一靠近的带正电的带电体,当一个重力不计的正电荷以速度v0水平飞入空心导体内时,电荷将做( )
图1
A. 向上偏转的类似平抛运动 B. 向下偏转的类似平抛运动
C. 匀速直线运动 D. 变速直线运动
2. 如图2中A、B都是装在绝缘柄上的导体,A带正电后靠近B发生静电感应,若取地球电势为零,则( )
图2
A. 导体B上任意一点电势都为零 B. 导体B上任意一点电势都为正 C. 导体B上任意一点电势都为负
D. 导体B上右边电势为正,左边电势为负
3. 如图3所示,平行板电容器电容为C,带电量为Q,板间距离为d,今在两板正中央d/2处放一电荷q,则它受到的电场力大小为( )
图3
A. B. C. D. 4. 如图4所示,一个正检验电荷q在正点电荷Q的电场中,沿着某一条电场线向右运动,已知它经过M点的加速度是经过N点时加速度的2倍,则( )
图4
A. 它经过M点时的速度是经过N点时的2倍 B. 它经过N点时的速度是经过M点时的速度的C. MQ之间的距离是NQ之间距离的l/2
倍
D. NQ之间的距离是MQ之间距离的倍
5. 如图5质量为m的带电小球用绝缘丝线悬挂于O点,并处在水平向左的匀强电场E 中,小球静止时丝线与竖直方向夹角为θ,若剪断丝线,则小球的加速度的大小为( )
图5
A. 0 B. g,方向竖直向下
C. gtanθ,水平向右 D. g/cosθ,沿绳向下 6. 如图6,A、B两个带异种电荷的小球,分别被两根绝缘细绳系在木盒内的一竖直线上。静止时,木盒对地面的压力为FN,细绳对B的拉力为F,若将系B的细绳断开,下列说法中正确的是( )