专题4 电场（解析版）

这是一份专题4 电场（解析版），共13页。试卷主要包含了866N，以下说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷
C.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力
D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和
【答案】ABC
【解析】摩擦笔套后笔套带电,选项A正确;当带电笔套靠近放在绝缘桌面上不带电金属导体圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷,选项B正确;圆环被吸起过程中,圆环向上加速,圆环整体所受静电力一定大于圆环本身的重力,C选项正确;当笔套和圆环接触后,圆环带上和笔套相同电性的电荷,选项D错误。
2.(2013浙江理综,24)(20分)“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为RA和RB的同心金属半球面A和B构成,A、B为电势值不等的等势面,其过球心的截面如图所示。一束电荷量为e、质量为m的电子以不同的动能从偏转器左端M板正中间小孔垂直入射,进入偏转电场区域,最后到达偏转器右端的探测板N,其中动能为Ek0的电子沿等势面C做匀速圆周运动到达N板的正中间。忽略电场的边缘效应。
(1)判断半球面A、B的电势高低,并说明理由;
(2)求等势面C所在处电场强度E的大小;
(3)若半球面A、B和等势面C的电势分别为φA、φB和φC,则到达N板左、右边缘处的电子,经过偏转电场前、后的动能改变量ΔEk左和ΔEk右分别为多少?
(4)比较|ΔEk左|与|ΔEk右|的大小,并说明理由。
【答案】(1)见解析
(2)
(3)e(φB-φC) e(φA-φC)
(4)见解析
【解析】(1)电子(带负电)做圆周运动,电场力方向指向球心,电场方向从B指向A,B板电势高于A板。
(2)据题意,电子在电场力作用下做圆周运动,考虑到圆轨道上的电场强度E大小相同,有:
eE=m
Ek0=mv2
R=
联立解得:
E=
(3)电子运动时只有电场力做功,根据动能定理,有
ΔEA=qU
对到达N板左边缘的电子,电场力做正功,动能增加,有
ΔEk左=e(φB-φC)
对到达N板右边缘的电子,电场力做负功,动能减小,有
ΔEk右=e(φA-φC)
(4)根据电场线特点,等势面B与C之间的电场强度大于C与A之间的电场强度,考虑到等势面间距相等,有
|φB-φC|>|φA-φC|
即
|Δ|>|ΔEk右|
3.(2014·浙江理综,19)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行。小球A的质量为m、电荷量为q。小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d。静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上,则( )
A.小球A与B之间库仑力的大小为
B.当时,细线上的拉力为0
C.当时,细线上的拉力为0
D.当时,斜面对小球A的支持力为0
【答案】AC
【解析】由库仑定律知A与B之间库仑力大小为F=,选项A正确;如果细线上的拉力为0,则小球所受重力mg、支持力FN、库仑力F三个力的合力为零而处于静止状态,三力可构成一封闭三角形,如图,由图中几何关系有F==mgtanθ,解得,选项B错误、C正确;斜面对小球A的支持力不可能为零,选项D错误
4.(2015·浙江理综,16)如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置.工作时两板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( )
A.乒乓球的左侧感应出负电荷
B.乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上
C.乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用
D.用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞
【答案】.D
【解析】 乒乓球的左侧感应出正电荷,A项错误;因乒乓球整体不带电,故受重力和绳拉力两个力的作用,C项错误;若乒乓球与右极板接触,会带上正电荷,乒乓球和右极板因带同种电荷而相互排斥,带正电的乒乓球在电场力作用下向左运动而撞到左极板上,从而带上负电荷,再被弹开向右运动撞到右极板,乒乓球再带上正电荷,如此在两极板间来回碰撞,故D项正确,B项错误.
5.(2015·浙江理综,20)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.0×10-6C 的正电荷.两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2kg(重力加速度g取10m/s2;静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,A、B球可视为点电荷),则( )
A.支架对地面的压力大小为2.0N
B.两线上的拉力大小F1=F2=1.9N
C.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小F1=1.225N,F2=1.0N
D.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1=F2=0.866N
【答案】BC
【解析】由库仑定律得F库=k=0.9N,支架对地面压力FN=mBg-F库=1.1N,A项错误;以小球A为研究对象,则2F1·cs60°=mAg+F库,解得F1=1.9N=F2,B项正确;若将小球B移至无穷远,则2F1·cs60°=mAg,解得F1=F2=1N,D项错误;将B右移至M,A、B共线,则A、B间距lAB'=0.6m,F库'==0.225N,以小球A为研究对象,则水平方向上F1·cs30°=F2·cs30°+F库'·cs30°,竖直方向上F1·sin30°+F2·sin30°=mAg+F库'·sin30°,以上两式联立得F1=1.225N,F2=1.0N,C项正确.
6.(2016浙江理综,14)以下说法正确的是( )
A.在静电场中,沿着电场线方向电势逐渐降低
B.外力对物体所做的功越多,对应的功率越大
C.电容器电容C与电容器所带电荷量Q成正比
D.在超重和失重现象中,地球对物体的实际作用力发生了变化
【答案】A
【解析】沿电场线方向电势逐渐降低,A选项正确;根据功率定义式P=,功率与功及时间都有关系,B选项错误;电容器电容的决定式为C=,与电荷量无关,C选项错误;在超重和失重现象中,重力不变,D错误。
7.(2016浙江理综,15) 如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开,( )
A.此时A带正电,B带负电
B.此时A电势低,B电势高
C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
【答案】C
【解析】靠近带正电的物体C的A端的带电性质与C带电性质相反,A选项错误;A、B分开前为处于静电平衡状态
的导体,是等势体,B选项错误;移去C后,带等量异种电荷的A、B两导体所带电荷量重新中和,都不带电,C选项正确;先把A、B移开,A、B分别带负电和正电,金属箔都张开,D选项错误。
8. (2016浙江理综,19)如图所示,把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于OA和OB两点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点OB移到OA点固定。两球接触后分开,平衡时距离为0.12 m。已测得每个小球质量是8.0×10-4 kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度g取10 m/s2,静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,则( )
A.两球所带电荷量相等
B.A球所受的静电力为1.0×10-2 N
C.B球所带的电荷量为4×10-8 C
D.A、B两球连线中点处的电场强度为0
【答案】ACD
【解析】根据电荷量均分原理知,两小球电荷量相同,A选项正确;两小球接触后再分开后的位置如图所示,已知=0.10m,=0.12m,根据几何知识可知θ=37°。对A进行受力分析如图所示,将A受到的库仑力和重力合成后合力沿OAA的延长线,可得Fq=mgtanθ=6×10-3N,B选项错误;根据库仑定律Fq=,可得q=,其中l=0.12m,代入数据得q=4×10-8C,C选项正确;A、B带的电荷量相等且同种性质,所以连线中点处电场强度为零,D选项正确。
9. （2017浙江选考，8）如图所示，在竖直放置间距为的平行板电容器中，存在电场强度为E的匀强电场．有一质量为，电荷量为的点电荷从两极板正中间处静止释放，重力加速度为．则点电荷运动到负极板的过程
A. 加速度大小为
B. 所需的时间为
C. 下降的高度为
D. 电场力所做的功为
【答案】B
【解析】
【详解】点电荷在电场中的受力如图所示，
点电荷所受的合外力为
由牛顿第二定律得 故A错；
点电荷在水平方向的加速度为 ，由运动学公式d/2=a1t2/2,所以 ，故B正确，
点电荷在竖直方向上做自由落体运动，所以下降的高度 ，故C错误；
由功公式W=Eqd/2,故D错误．
综上所述本题答案是：B
10. （2018浙江选考，6）真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球A和B(可视为点电荷)，分别固定在两处，它们之间的静电力为F.用一个不带电的同样金属球C先后与A、B球接触，然后移开球C，此时A、B球间的静电力为( )
A.eq \f(F,8) B.eq \f(F,4)
C.eq \f(3F,8) D.eq \f(F,2)
【答案】C.
【解析】设A、B两小球开始时的带电荷量均为Q，距离为r，用一个不带电的同样小球C先后与A、B两小球接触，与A小球接触后，A、C两小球的带电荷量均为eq \f(Q,2)，C再与B小球接触后，B、C两小球的带电荷量均为eq \f(3Q,4)，由库仑定律有，接触前F＝keq \f(Q2,r2)，C与A、B两球接触后A、B两小球间的静电力为FAB＝keq \f(\f(Q,2)·\f(3Q,4),r2)＝eq \f(3,8)keq \f(Q2,r2)＝eq \f(3,8)F，故选项C正确．
11. （2018浙江选考，11）一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以－v0做直线运动，其v－t图象如图所示．粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是( )
A．A、B、C三点的电势关系为φB>φA>φC
B．A、B、C三点的场强大小关系为EC>EB>EA
C．粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少
D．粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功
【答案】C.
【解析】
由题图可知，带电粒子在0～t0时间内做减速运动，电场力做负功，电势能增加；在t0～3t0时间内反方向做加速运动，电场力做正功，电势能减少，则选项C正确，D错误；由于不知道带电粒子的电性，故无法判断电势的高低，则选项A错误；题图中的斜率表示粒子的加速度，即a＝eq \f(Δv,t)＝eq \f(qE,m)，可知A、B、C三点中B点的场强最大，故选项B错误．
12. （2019浙江选考，10）质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞．现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0×107m/s．已知加速电场的场强为1.3×105N/C，质子的质量为1.67×10-27kg，电荷量为1.6×10-19C，则下列说法正确的是
A. 加速过程中质子电势能增加
B. 质子所受到的电场力约为2×10－15N
C. 质子加速需要的时间约为8×10-6s
D. 加速器加速的直线长度约为4m
【答案】D
【解析】
【详解】A．加速过程中电场力对质子做正功，则质子电势能减小，选项A错误；
B．质子所受到的电场力约为F=Eq=1.3×105×1.6×10-19N=2×10－14N，选项B错误；
C．加速度，则质子加速需要的时间约为，选项C错误；
D．加速器加速的直线长度约为，选项D正确．
13. （2019浙江选考，13）用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg、电荷量为2.0×10-8C的小球，细线的上端固定于O点．现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成370，如图所示．现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则（sin370=0.6）
A. 该匀强电场的场强为3.75×107N/C
B. 平衡时细线的拉力为0.17N
C. 经过0.5s，小球的速度大小为6.25m/s
D. 小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7m/s
【答案】C
【解析】
【详解】AB．小球在平衡位置时，由受力分析可知：qE=mgtan370，
解得，
细线的拉力：T=，选项AB错误；
C．小球向左被拉到细线水平且拉直的位置，释放后将沿着电场力和重力的合力方向做匀加速运动，其方向与竖直方向成370角，加速度大小为，则经过0.5s，小球的速度大小为v=at=6.25m/s，选项C正确；
D．小球从水平位置到最低点的过程中，若无能量损失，则由动能定理：，带入数据解得v=7m/s；因小球从水平位置先沿直线运动，然后当细绳被拉直后做圆周运动到达最低点，在绳子被拉直的瞬间有能量的损失，可知到达最低点时的速度小于7m/s，选项D错误．
14. （2020浙江选考，6）如图所示，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速度v0从MN连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知MN与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达MN连线上的某点时( )
A．所用时间为eq \f(mv0,qE)
B．速度大小为3v0
C．与P点的距离为eq \f(2\r(2)mv\\al(2,0),qE)
D．速度方向与竖直方向的夹角为30°
【答案】C。
【解析】A错：粒子在电场中只受电场力，F＝qE，方向向下，如图所示。
粒子的运动为类平抛运动。
水平方向做匀速直线运动，有x＝v0t①
竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，有
y＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)eq \f(qE,m)t2②
eq \f(y,x)＝tan 45°③
由①②③可得t＝eq \f(2mv0,qE)。
B、D错：yy＝at＝eq \f(qE,m)·eq \f(2mv0,qE)＝2v0，则速度大小v＝eq \r(v\\al(2,0)＋v\\al(2,y))＝eq \r(5)v0。
tan θ＝eq \f(v0,vy)＝eq \f(1,2)，则速度方向与竖直方向夹角θ＝arctan eq \f(1,2)。
C对：x＝v0t＝eq \f(2mv\\al(2,0),qE)，与P点的距离s＝eq \f(x,cs 45°)＝eq \f(2\r(2)mv\\al(2,0),qE)。
15. （2020浙江选考，8）空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则( )
A．e点的电势大于0
B．a点和b点的电场强度相同
C．b点的电势低于d点的电势
D．负电荷从a点移动到c点时电势能增加
【答案】D。
【解析】
A错：P、Q处固定等量异种电荷，则两电荷连线中垂线为等势线且电势为0，e在该等势线上，故e点电势为0。
B错：a、b两点电场强度大小相等，但方向不同。
C错：Q处固定正电荷，则P处固定电荷为负电荷，所以φb>0，φd