资源预览内容
第1页 / 共15页
第2页 / 共15页
第3页 / 共15页
第4页 / 共15页
第5页 / 共15页
第6页 / 共15页
第7页 / 共15页
第8页 / 共15页
第9页 / 共15页
第10页 / 共15页
亲,该文档总共15页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
电场习题精选1.如图,虚线ab和c是静电场中的三个等势面,它们的电势分别为a、b和c,abc .带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示,由图可知A粒子从K到L的过程中,电场力做负功B粒子从L到M的 过程中,电场力做负功C粒子从K到L的过程中,静电势能增长D粒子从L到M的过程中,动能减小答案:A、C2.一平行板电容器,两极之间的距离d和两极板面积S都可以调节,电容器两板与电池相连。以Q表达电容器的电量,E表达两极板间的电场强度,则A当d 增大、S不变时,Q减小、E减小B 当d减小、S增大时,Q增大、E增大C当S增大、d不变时,Q增大、E增大D当S减小、d 减小时,Q不变、E不变答案:A、B3,A、B是一对中间开有小孔的平行金属板,两小孔的连线与金属板面相垂直,两极板的距离为l,两极板间加上低频交流电压,A板电势为零,B板电势。既有一电子在t=0时穿过A板上的小孔射入电场,设初速度和重力的影响均可以忽视不计,则电子在两极板间也许()A以AB间的某一点为平衡位置来回振动B时而向B板运动,时而向A板运动,但最后穿出B板C始终向B板运动,最后穿出B板,如果不不小于某个值0,l不不小于某个值l0D始终向B板运动,最后穿出B板,而不管,l为任何值答案:A、C4.如图,虚线方框内有一匀强电场,A、B、C为该电场中的三个点。已知V,b=6V,c=6V。试在该方框中作出表达该电场的几条电场线。并保存作图时所用的辅助线(用虚线表达)答案:略5如图所示,E=10V,R1=4,R2=6,C=30F,电池内阻不计。先将开关S闭合,稳定后再将S断开,求S断开后通过R1的电量。答案:Q=1210-4C6.在光滑水平面上有一质量m1.010-3kg ,电量q1.010-10C的带正电小球,静止在O点,以O点为原点,在该水平面内建立直角坐标系oxy。现忽然加一沿x轴正方向、场强大小E2.0106V/m的匀强电场,使小球开始运动,通过1.0s,所加电场忽然变为沿y轴正方向,场强大小仍为E2.0106V/m的匀强电场,再通过1.0S,所加电场又变为另一种匀强电场,使小球在此电场作用下经1.0s速度变为零。求此电场的方向及速度变为零的位置。答案:与x轴成2250角;坐标位置(0.40cm,0.20cm)7有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的O点,另一端分别拴有质量皆为m=1.0010-2kg的带电小球A和B,它们的电量分别为-q和q,q=1.0010-7C,AB之间用第三根线连接起来。空间中存在大小为E1.00106N/C的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时A、B球的位置如图所示,现将O、B之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比变化了多少。(不计两带电小球间的互相静电力)图中虚线表达A、B球本来的平衡位置,实线表达烧断后重新达到平衡的位置,其中、分别表达细线OA、OB与竖直方向的夹角。A球受力如图所示,重力mg,竖直向下;电场力qE,水平向左;细线OA对A的拉力T1,方向如图;细线AB对A的拉力T2,方向如图。由平衡条件B球的受力如图所示,重力mg,竖直向下;电场力qE,水平向右;细线AB对B的拉力T2,方向如图。由平衡条件联立以上各式并代入数据,得0,450由此可知,A、B球重新达到平衡位置如图所示,与本来位置相比,A球的重力势能减小了B球的重力势能减小了A球电势能增长了B球电势能减小了两种势能总和减小了代入数据,得答案:6.810-2J8为研究静电除尘,有人设计了一种盒状容器,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,它的上、下底面的面积A0.04m2的金属板,间距L0.05m,当连接到U=2500V的高压电源正、负两极时,能在金属板间产生一种匀强电场,如图所示.现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,每立方米有烟尘颗粒1013个,假设这些颗粒都处在静止状态,每个颗粒带电量q=+1.010-17C,质量m=2.010-15kg,不考虑烟尘颗粒之间的互相作用和空气阻力,并忽视烟尘颗粒所受重力.求合上开关后:(1)通过多长时间烟尘颗粒可以被所有吸附;(2)附尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功;(3)通过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大。答案:(1)t=0.02s (2)W=2.510-4J (3)t1=0.014s再举某些概念性例题让学生练习。例如例1若带正电荷的小球只受到电场力的作用,则它在任意一段时间内A一定沿电场线由高电势向低电势运动B一定沿电场线由低电势向高电势运动C不一定沿电场线运动,但一定由高电势向低电势运动D不一定沿电场线运动,也不一定由高电势向低电势运动答案:D点评:物体的运动不仅与物体的受力状况有关,并且与物体运动的初始条件有关;物体的运动轨迹与电场线没有必然的关系。例2在静电场中A电场强度到处为零的区域内,电势也一定到处为零B电场强度到处相似的区域内,电势也一定到处相似C电场强度的方向总是跟等势面垂直D沿着电场强度的方向,电势总是不断减少的答案:C、D点评:电场强度的大小与电势的高下没有必然的联系,但由电场强度的方向可以判断电势的高下。例3:示波器的示意图如图,金属丝发射出来的电子被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线迈进,最后打在荧光屏上。设加速电压U1=1640V,偏转极板长l=4cm,偏转板间距d=1cm,当电子加速后从两偏转板的中央沿板平行方向进入偏转电场。(1)偏转电压为多大时,电子束打在荧光屏上偏转距离最大?(2)如果偏转板右端到荧光屏的距离L=20cm,则电子束最大偏转距离为多少?解析:(1)要使电子束打在荧光屏上偏转距离最大,电子经偏转电场后必须下板边沿出来。电子在加速电场中,由动能定理eU=电子进入偏转电场初速度v0=。电子在偏转电场的飞行时间t1=l / v0电子在偏转电场的加速度a=要使电子从下极板边沿出来,应有=at12=解得偏转电压U2=205V(2)电子束打在荧光屏上最大偏转距离y=+y2由于电子离开偏转电场的侧向速度vy= at1 =电子离开偏转电场到荧光屏的时间t2=L/v0y2=vyt2=0.05m电子最大偏转距离y=+y2=0.055m点评:本题分析时,要注意电子在示波器管中加速、偏转、匀速直线运动达到荧光屏三个阶段受力及运动的特性。旨在练习带电粒子在电场中的加速和偏转问题。 例4如图所示,在场强为E,方向竖直向上的匀强电场中,水平固定一块长方形绝缘薄板。将一质量为m,带有电荷q的小球,从绝缘板上方距板h高处以速度v0竖直向下抛出。小球在运动时,受到大小不变的空气阻力f的作用,且f(qE+mg),设小球与板碰撞时不损失机械能,且电量不变。求小球在停止运动前所通过的总路程s。解析:小球以初速度竖直下抛作匀加速运动,并与水平板碰撞并以相似的速率返回向上运动到最高点。由于阻力作用,返回的高度变小,然后有下落做加速运动。后来在竖直方向多次来回运动,但高度不断减小,直到最后静止在水平板上。由于小球在竖直方向来回运动的每一阶段受力都是恒力,运动规律都属于匀变速运动。因此本题可应用牛顿运动定律和运动学公式来解。把每一阶段的位移求出,再求和,就是小球通过的路程。但若用动能定理求解更简便。小球在往复运动过程中,始终有阻力做功。而重力、电场力做功与途径无关,只决定于小球的始末位置。由动能定理mgh+qEhfs=0mvs=点评:带电物体在电场中的运动由于重力、电场力作功与途径无关,用动能定理求解比用牛顿运动定律和运动学公式求解更简便。例5如图甲所示,A、B表达在真空中相距为d的两平行金属板,加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场。图乙表达一周期性的交变电压波形,横坐标代表电压U。从t0开始,电压为一给定值U0,通过半个周期,忽然变为U0;再过半个周期,又忽然变为U0,如此周期性地交替变化。在t0时,将上述交变电压U加在两板上,使开始时A板电势比B板高,这时在紧靠B板处有一初速为零的电子(质量为m,电量为e)在电场作用下开始运动,要想使这电子达到A板时具有最大的动能,则所加交变电压的频率最大不能超过多少?解析:由电子受力状况可知,电子在板间向左做加速度方向交替变化的单向直线运动。当t=0时,A板电势高于B板,在tT/2阶段内,电子在电场力作用下向A板做加速运动。在T/2tT时,B板电势高于A板,电子做减速运动。电子在电场中加速度大小a=eU0/md 要使电子达到A板时动能最大,必须始终加速,即时间tT/2。 达到A板时d =at2/2=eU0t2/2md 又由于频率f=1/T 由解得频率最大不能超过f=点评:本题波及的知识点:匀强电场、电场力做功、直线运动、交变电压。本题重要要弄清:电子在交变电场作用下的运动特性;由Ek=eU,电子只有一次加速到A板,动能才最大,而不是在T/2的偶数倍时间内。可将本题延伸,若电子的运动方向和电场方向垂直时,假设电子不碰极板,则电子偏转的最大位移和最小位移是多少。例6如图所示,ABCDF为一绝缘光滑轨道,竖直放置在水平方向的 匀强电场中,BCDF是半径为R的圆形轨道,已知电场强度为E,今有质量为m的带电小球在电场力作用下由静止从A点开始沿轨道运动,小球受到的电场力和重力大小相等,要使小球沿轨道做圆周运动,则AB间的距离至少为多大?解析:要使小球在圆轨道上做圆周运动,小球在“最高”点不脱离圆环。这“最高”点并不是D点,可采用等效重力场的措施进行求解。重力场和电场合成等效重力场,其方向为电场力和重力的合力方向,与竖直方向的夹角(如图所示)等效重力加速度在等效重力场的“最高”点,小球刚好不掉下来时从A到等效重力场的“最高”点,由动能定理点评:“等效”法是物理学中的常用措施,在本题中电场和重力合成等效重力场是有条件的,即重力和电场力都是大小和方向都不变的恒力。电场练习一、 选择题;1有一种带正电的验电器,当一金属球接近它的,观测到验电器金属箔的张角减小了。由此可以鉴定金属球(BCD )(A)也许带正电荷(B)也许带负电荷(C)也许不带电 (D)一定不带正电荷2空间有一匀强电场,电场方向与纸面平行。一带电量为-q的小球(重力不计),在恒定拉力F的作用下沿虚线由M匀速运动到N,如图所示。已知力F和MN间夹角为,MN间距离为d,则下列结论对的的是( AC )。AMN两点的电势差为 Fdcos/qB匀强电场的电场强度大小为Fdcos/qC带电小球由M运动到N的过程中,电势能增长了D若要使带电小球由N向M做匀速直线运动,则F必须反向3下列说法中对的的是( D )(A) 在场强较小处,电荷在该处的电势能也较小;(B) 电荷在场强为零处的电势能也为零;(C) 在场强相等的各点,电荷的电势能必相等;(D) 在选定为零电势的位置处,任何电荷的电势能必为零
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号