6.(6分)对公式U=Ed的理解,下列说法正确的是() A. 在相同的距离上的两点,电势差大的其场强也必定大 B. 此公式适用于所有的电场中的问题 C. 公式中的d是通过两点的等势面间的垂直距离 D. 匀强电场中,沿着电场线的方向,任何相等距离上的电势降落必定相等
考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系. 专题: 电场力与电势的性质专题.
分析: 在匀强电场中,电势差与场强的关系为 Uab=Ed,d是两点间沿电场线方向的距离,不是任意两点间的距离. 解答: 解:
A、在同一匀强电场中,公式U=Ed中,d是两点间沿电场线方向的距离,所以只有当两点间沿场强方向的距离越大时,两点间电势差也越大,而不是任意两点间的距离越大,两点间电势差也越大.故A错误.
B、公式Uab=Ed中,E只有是定值才能求解电势差或场强,所以可知此公式只适用于匀强电场.故B错误.
C、由于电场线与等势垂直,所以两点间沿电场线方向的距离等于通过两点的等势面间的距离,故C正确.
D、由公式U=Ed知,匀强电场中,E一定,沿着电场线的方向,d相等,U相等,即沿着电场线的方向,任何相等距离上的电势降落必定相等,故D正确. 故选:CD
点评: 对于物理公式要准确理解,抓住两个方面是关键:一要理解公式适用的条件,二要理解各个量的准确含义. 7.(6分)平行板电容器充电后不断开电源,逐渐增大两极板的正对面积,下列说法正确的是() A. 电容器电容将逐渐增大 B. 两极板间的电场强度将逐渐增大 C. 两极板间电压将保持不变 D. 两极板所带的电荷量不变
考点: 电容器的动态分析. 专题: 电容器专题.
分析: 平行板电容器充电后不断开电源,电容器的电压保持不变;根据C=容器的电容变化;根据U=Ed判断场强变化;根据Q=CU判断电量变化. 解答: 解:A、逐渐增大两极板的正对面积,根据C=
判断电
,电容增加,故A正确;
B、C、平行板电容器充电后不断开电源,电容器的电压U保持不变;根据U=Ed,场强也不变;故B错误,C正确;
D、根据Q=CU,电容增加,电压不变,故电量增加,故D错误; 故选:AC.
点评: 本题是电容器动态变化分析问题,关键抓住不变量.再根据电容的决定式C=
、电容的定义式C=和场强公式E=进行分析.
8.(6分)如图所示,空间有一电场,电场中有两个点a和b,下列表述正确的是()
A. 该电场是匀强电场 B. a点的电场强度比b点的大 C. b点的电场强度比a点的大 D. 电荷在a、b两点受电场力方向不相同
考点: 电场线.
分析: 电场线的疏密代表场强的大小;电场线切线的方向就是该点的电场的方向,也就是正电荷在该点所受电场力的方向.
解答: 解:ABC、电场线的疏密代表场强的大小,电场线越密代表电场越强,由图可知a点的电场强度比b点的大,所以该电场一定不是匀强电场.故AC错误,B正确.
D、由于电场线切线的方向就是该点的电场的方向,由图可知ab两点的切线方向不同,故ab两点的场强方向不同,而场强的方向与电荷所受电场力的方向相同或相反,所以电荷在a、b两点所受电场力方向不同,故D正确. 故选:BD.
点评: 解决本题的关键知道电场线的特点,电场线的疏密代表电场的强弱,电场线上某点的切线方向表示电场的方向. 9.(6分)图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹.粒子先经过M点,再经过N点.可以判定()
A. M点的电势大于N点的电势 B. M点的电势小于N点的电势 C. 粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 D. 粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力
考点: 电场线;电场强度;电势. 专题: 电场力与电势的性质专题.
分析: 本题比较简单,根据电场线的特点直接进行判断即可.
解答: 解:电场线的疏密表示电场强度的强弱,沿电场方向电势降低,从图中可知:M点电势比N点高,N点处的电场线密,电场强度大,所受电场力大,故BC错误,AD正确.
故选AD.
点评: 电场线的概念是电场中的重要概念,该概念包含物理信息较多,要加强理解和应用.
三、计算题(要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能给分.有数值计算的题,答案中应明确写出数值和单位,共54分) 10.(18分)如图所示,一质量为m、带电荷量为q的小球,用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,静止时悬线向左与竖直方向成θ=37°角,(重力加速度为g,cos37°=0.8,sin37°=0.6)
(1)判断小球带何种电荷. (2)求电场强度E.
(3)若在某时刻将细线突然剪断,求小球的加速度大小.
考点: 牛顿第二定律;匀强电场中电势差和电场强度的关系. 分析: 小球受到重力、电场力和拉力而平衡,作出受力图,根据平衡条件求解电场强度E. 解答: 解:(1)由图可知,小球受到的电场力方向向左,电场方向向右,所以小球带负电. (2)小球受三个力作用处于平衡状态,有 mg tan37°=qE
可得:E=.
(3)从图示位置将线剪断后,小球只受重力和电场力的作用,所以小球将做匀加速直线运动
小球受的合力为 F=
根据牛顿第二定律得:F=ma 解得:a=1.25g. 答:(1)小球带负电荷. (2)电场强度
.
(3)若在某时刻将细线突然剪断,小球的加速度大小1.25g.
点评: 本题是带电粒子在电场中平衡问题,关键是分析受力情况和运动情况,用动力学基本的方法处理.
11.(18分)有一带电荷量q=﹣3×10C的点电荷从电场中的A点移到B点,电荷克服电
﹣4﹣4
场力做功6×10J,从B点移到C点,电场力对电荷做了9×10J的功. 求:
(1)电场力从A到C点做的总功; (2)A、C两点电势差;
(3)若φB=0,则φA、φC各为多少?
考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系;电势能. 专题: 电场力与电势的性质专题.
分析: 根据WAC=WAB+WBC,求出电场力从A到C做的总功,根据电场力做功与电势差的关系求出A、C两点的电势差.根据电势差等于电势之差,结合B点的电势求出 A、C两点的电势.
﹣6
解答: 解:(1)WAC=WAB+WBC
﹣4﹣4﹣4
代入数据得:WAC=﹣6×10+9×10J=3×10J (2)A、C两点间的电势差
=
.
(3)A、B间的电势差.
B、C间的电势差,
φA﹣φB=φA﹣0,解得φA=200V.
φB﹣φC=0﹣φC=﹣300V,解得φC=300V.
﹣4
答:(1)电场力从A到C点做的总功为3×10J; (2)A、C两点电势差为﹣100V;
(3)若φB=0,则φA、φC各为200V、300V.
点评: 解决本题的关键掌握电场力做功与电势差的关系,在运用W=qU计算时,W的正负、q的正负、U的正负均需代入计算. 12.(18分)如图所示,一束带电粒子经加速电场加速后进入偏转电场,已知粒子的电荷量为e,质量为m,加速电场的电压为U1,偏转电场两极板间的距离为d,极板长度为L.问: (1)粒子进入偏转电场时的速度大小; (2)粒子在偏转电场中的运动时间
(3)若要使得粒子在飞出偏转电场时的侧位移恰好为,则需在偏转电场两极板间加上多大电压.
考点: 带电粒子在匀强电场中的运动. 专题: 带电粒子在电场中的运动专题.
分析: (1)根据动能定理即可求得电子进入偏转电场时的速度大小; (2)由水平向的匀速直线运动求得时间
(3)电子进入偏转电场后,做类平抛运动,根据水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动,即可求解.
解答: 解:(1)由动能定理可得:eU1=
解得:v=
(2)粒子在偏转电场中的运动时间为:(3)粒子进入偏转电场后,做类平抛运动 竖直方向:水平方向:t= 粒子的加速度:a=
得:U=
答:(1)粒子进入偏转电场时的速度大小为
(2)粒子在偏转电场中的运动时间为
(3)若要使得粒子在飞出偏转电场时的侧位移恰好为,则需在偏转电场两极板间加电
压为.
点评: 本题关键是将电子的类似平抛运动沿着平行初速度方向和垂直初速度方向进行正交分解,然后根据运动学规律、牛顿第二定律和电势差与场强的关系公式列式求解