专题七 静电场(4)

2019-03-29 10:07

C.b点的电场强度比a点的大 D.正电荷在a、b两点受力方向相同

18.(09·山东·20)如图所示,在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷+Q

和-Q,x

轴上的

P

点位于的右侧。下列判断正确的是

( AC )

A.在x轴上还有一点与P点电场强度相同 B.在x轴上还有两点与P点电场强度相同

C.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能增大 D.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能减小

解析:根据等量正负点电荷的电场分布可知,在x轴上还有一点与P点电场强度相同,即和P点关于O点对称,A正确。若将一试探电荷+q从P点移至O点,电场力先做正功后做负功,所以电势能先减小后增大。一般规定无穷远电势为零,过0点的中垂线电势也为零,所以试探电荷+q在P点时电势能为负值,移至O点时电势能为零,所以电势能增大,C正确。 考点:电场线、电场强度、电势能

提示:熟悉掌握等量正负点电荷的电场分布。知道WAB?EPA?EPB,即电场力做正功,电势能转化为其他形式的能,电势能减少;电场力做负功,其他形式的能转化为电势能,电势能增加,即W???E。

19.(09·安徽·18.)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 ( D )

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

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

a O c

c

d

O到d电场力做负功,电势能增加,D对。

20.(09·福建·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 ( B ) A.带点油滴将沿竖直方向向上运动 [来源:状元源] 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 解析:电容器两端电压U不变,由公式E?Ud,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。 21.(09·浙江·16)如图所示,在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q?q?0?的相同小球,小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时,每根弹簧长度为l0 已

知静电力常量为k,若不考虑弹簧的静电感应,则每根弹簧的原长为 ( C )

A.l?

解析:第三个小球受三个力的作用,它们的关 系是

k0x?Kql225kq2k0l22 B.l?kqk0l22 C.l?5kq4k0l22 D.l?5kq2k0l22

F23 F13

?Kq22?2l?5Kq4k0l,得x?5Kq4k0l22

22l0?l?x?l?

22.(09·浙江·20)空间存在匀强电场,有一电荷量q?q?0?、质量m的粒子从O点以

速率v0射入电场,运动到A点时速率为2v0。现有另一电荷量?q、质量m的粒子以速

率2v0仍从O点射入该电场,运动到B点时速率为3v0。若忽略重力的影响,则 ( AD )

A.在O、A、B三点中,B点电势最高 B.在O、A、B三点中,A点电势最高 C.OA间的电势差比BO间的电势差大 D.OA间的电势差比BA间的电势差小

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

1m?2v0??212高,A对;

UOA?WOAq?2m?v0?2q?3mv02q2 ,

1UOB?WOB?q?2m?3v0??212?qm?2v0?2?5mv0?2q2,故D对。

23.(09·宁夏·18)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O?xyz,M、N、P为电场中的三个点,M点的坐标(0,a,0),N点的坐标为(a,0,0),P点的坐标为

(a,aa,)。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22为 ( D )

A.C.

3414V22V B.3234V

V D.V

24.(09·江苏物理·1)两个分别带有电荷量?Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为

r2,则两球间库仑力的大小为 ( C )

112F B.

34F C.

43F D.12F

A.

解析:本题考查库仑定律及带电题电量的转移问题。接触前两个点电荷之间的库仑力大小为

F?kQ?3Qr2,两个相同的金属球各自带电,接触后再分开,其所带电量先中和后均分,

12所以两球分开后各自带点为+Q,距离又变为原来的

,库仑力为F??kQ?Q?r????2?2,所以两球

间库仑力的大小为二、非选择题

43F,C项正确。如两球原来带正电,则接触各自带电均为+2Q。

25.(09·山东·25)(18分)如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响)。

已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时,刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、l0、B为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况) (1)求电压U的大小。 (2)求

12时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。

(3)何时把两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间。

图甲

图乙

v0解析:(1)t?0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动,t0时刻刚好从极板边缘射出,在y轴负方向偏移的距离为l,则有E?21U0l①

Eq?ma② 12l?12at0③

2

联立以上三式,解得两极板间偏转电压为U0?(2)后

1212t0时刻进入两极板的带电粒子,前

12mlqt220④。

t0时间在电场中偏转,

t0时间两极板没有电场,带电粒子做匀速直线运动。带电粒子沿x轴方向的分速度大小

为v0?lt0⑤

1带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为vy?a?t0⑥

2带电粒子离开电场时的速度大小为v?vx?vy⑦

22设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R,则有Bvq?mv2R⑧

联立③⑤⑥⑦⑧式解得R?5ml2qBt0⑨。

(3)2t0时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。带电粒子离开磁场时沿y轴正方向的分速度为vy?at0⑩,设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为?,则tan??v0vy'',联立③⑤⑩式解得???2?4,带电粒子在磁场运动的轨迹图如图所示,圆弧

14所对的圆心角为2??2?mBq,所求最短时间为tmin?T,带电粒子在磁场中运动的周期为

T?,联立以上两式解得tmin??m2Bq。

考点:带电粒子在匀强电场、匀强磁场中的运动。

26.(09·安徽·23)如图所示,匀强电场方向沿x轴的正方向,场强为E。在

A(d,0)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m的带电微粒,其中电荷量为q的微粒1沿y轴负方向运动,经过一段时间到达(0,?d)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(0,?d)点时,电场力对微粒1做功的瞬间功率;


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