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- 2021-05-13 发布
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七、静电场
一、选择题
1. (全国新课标I卷,14)一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上。若将云母介质移出,则电容器( )
A. 极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大
B. 极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大
C. 极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变
D. 极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变
2. (多选)(全国新课标I卷,20) 如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知( )
A. 点的电势比点高
B. 油滴在点的动能比它在点的大
C. 油滴在点的电势能比它在点的大
D. 油滴在点的加速度大小比它在点的小
3.(全国新课标II卷,15)如图,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆.带电粒子Q在P的电场中运动,运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点.若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为,,,速度大小分别为,,,则
A.
B.
C.
D.
4(全国新课标III卷,15)关于静电场的等势面,下列说法正确的是
A.两个电势不同的等势面可能相交
B.电场线与等势面处处相互垂直
C.同一等势面上各点电场强度一定相等
D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功
5.(上海卷,11)国际单位制中,不是电场强度的单位是
(A)N/C
(B)V/m
(C)J/C
(D)T.m/s
6. (天津卷,4)
如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一个固定在P点的点电荷,以E表示两板间的电场强度,表示点电荷在P点的电势能,表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则
A、增大,E增大 B、增大,不变
C、减小,增大 D、减小,E不变
7(江苏卷,3)一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示.容器内表面为等势面,A、B为容器内表面上的两点,下列说法正确的是
(A)A点的电场强度比B点的大
(B)小球表面的电势比容器内表面的低
(C)B点的电场强度方向与该处内表面垂直
(D)将检验电荷从A点沿不同路径移到B点,电场力所做的功不同
8.(浙江卷,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
9.(浙江卷,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
10.(浙江卷,19)(多选)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,带电小球可视为点电荷,重力加速度,静电力常量
A.两球所带电荷量相等
B.A球所受的静电力为1.0×10-2N
C.B球所带的电荷量为
D.A、B两球连续中点处的电场强度为0
11.(海南卷,6)如图,平行板电容器两极板的间距为d,极板与水平面成45°角,上极板带正电。一电荷量为q(q>0)的粒子在电容器中靠近下极板处。以初动能竖直向上射出。不计重力,极板尺寸足够大,若粒子能打到上极板,则两极板间电场强度的最大值为
A.B.C.D.
12.(海南卷10)如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法说法正确的是(多选)
A.M带负电荷,N带正电荷
B.M在b点的动能小于它在a点的动能
C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
二、填空题
1.(上海卷,24)如图,质量为m的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点,处于静止状态。施加一水平向右的匀强电场后,A向右摆动,摆动的最大角度为60°,则A受到的电场力大小为 。 在改变电场强度的大小和方向后,小球A的平衡位置在α=60°处,然后再将A的质量改变为2m,其新的平衡位置在α=30°处,A受到的电场力大小为 。
三、计算题
1.(北京卷,23)如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于版面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为,偏转电场可看做匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。
(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直版面方向的偏转距离Δy;
(2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因。已知,,,,。
(3)极板间既有电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”的概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。
2.(上海卷,32)(14分)如图(a),长度L=0.8m的光滑杆左端固定一带正电的点电荷A,其电荷量Q=;一质量m=0.02kg,带电量为q的小球B套在杆上。将杆沿水平方向固定于某非均匀外电场中,以杆左端为原点,沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。点电荷A对小球B的作用力随B位置x的变化关系如图(b)中曲线I所示,小球B所受水平方向的合力随B位置x的变化关系如图(b)中曲线II所示,其中曲线II在0.16≤x≤0.20和x≥0.40范围可近似看作直线。求:(静电力常量)
(1)小球B所带电量q;
(2)非均匀外电场在x=0.3m处沿细杆方向的电场强度大小E;
(3)在合电场中,x=0.4m与x=0.6m之间的电势差U。
(4)已知小球在x=0.2m处获得v=0.4m/s的初速度时,最远可以运动到x=0.4m。若小球在x=0.16m处受到方向向右,大小为0.04N的恒力作用后,由静止开始运动,为使小球能离开细杆,恒力作用的做小距离s是多少?
3.(四川卷,9)(15分)中国科学家2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键设备,在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。
如图所示,某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成,相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管,在漂移管内做匀速直线运动,在漂移管间被电场加速、加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为,进入漂移管E时速度为,电源频率为,漂移管间缝隙很小。质子在每个管内运动时间视为电源周期的1/2。质子的荷质比取。求:
(1)漂移管B的长度;
(2)相邻漂移管间的加速电压。
(2)相邻漂移管间的加速电压为6×104 V。
4.(四川卷,11)(19分)如图所示,图面内有竖直线DD',过DD'且垂直于图面的平面将空间分成Ⅰ、Ⅱ两区域。区域Ⅰ有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直于图面的匀强磁场B(图中未画出);区域Ⅱ有固定在水平地面上高h=2l、倾角的光滑绝缘斜面,斜面顶端与直线DD'距离s=4l,区域Ⅱ可加竖直方向的大小不同的匀强电场(图中未画出);C点在DD'上,距地面高H=3l。零时刻,质量为m、带电量为q的小球P在K点具有大小v0=、方向与水平面夹角的速度。在区域Ⅰ内做半径r=的匀速圆周运动,经C点水平进入区域Ⅱ。某时刻,不带电的绝缘小球A由斜面顶端静止释放,在某处与刚运动到斜面的小球P相遇。小球视为质点。不计空气阻力及小球P所带电量对空间电磁场的影响。l已知,g为重力加速度。
(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(2)若小球A、P在斜面底端相遇,求释放小球A的时刻tA;
(3)若小球A、P在时刻t=(为常数)相遇于斜面某处,求此情况下区域Ⅱ的匀强电场的场强E,并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向。
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