静电场电场电势图像Word下载.docx
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(2)己知带电球在r≥R处的场强E=kQ/r2,式中k为静电力常量,该均匀带电球所带的电荷量Q为多大?
(3)求球心与球表面间的电势差△U;
(4)质量为m,电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处?
二、电场中的φ-x图象
7.有一静电场,其电场强度方向平行于x轴.其电势φ随坐标x的改变而变化,变化的图线如图1所示,则图2中正确表示该静电场的场强E随x变化的图线是(设场强沿x轴正方向时取正值)( )
图1
图2
8.(苏锡常镇2012二模)某静电场中的一条电场线与x轴重合,其电势的变化规律如图所示。
在O点由静止释放一电子,电子仅受电场力的作用,则在-x0~x0区间内()
A.该静电场是匀强电场
B.该静电场是非匀强电场
C.电子将沿x轴正方向运动,加速度逐渐减小
D.电子将沿x轴正方向运动,加速度逐渐增大
9.如图甲所示,一条电场线与Ox轴重合,取O点电势为零,Ox方向上各点的电势φ随x变化的情况如图乙所示,若在O点由静止释放一电子,电子仅受电场力的作用,则( )
A.电子将沿Ox方向运动
B.电子的电势能将增大
C.电子运动的加速度恒定
D.电子运动的加速度先减小后增大
10.(2011上海高考)两个等量异种点电荷位于x轴上,相对原点对称分布,正确描述电势φ随位置x变化规律的是图()
11.(2009江苏高考)空间某一静电场的电势
在
轴上分布如图所示,
轴上两点B、C点电场强度在
方向上的分量分别是EBx、ECx,下列说法中正确的有()
A.EBx的大小大于ECx的大小
B.EBx的方向沿x轴正方向
C.电荷在
点受到的电场力在
方向上的分量最大
D.负电荷沿
轴从
移到
的过程中,电场力先做正功,后做负功
12..(2012江苏百校联考)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势为零,ND段中C点电势最高,则()
A.C点的电场强度大小为零
B.A点的电场强度大小为零
C.NC间场强方向向x轴正方向
D.将一负点电荷从N点移到D点,电场力先做负功后做正功
13.真空中有一半径为r0的带电金属球壳,通过其球心的一直线上各点的电势φ分布如图,r表示该直线上某点到球心的距离,r1、r2分别是该直线上A、B两点离球心的距离.下列说法中正确的是( )
A.A点的电势低于B点的电势
B.A点的电场强度方向由A指向B
C.A点的电场强度小于B点的电场强度
D.正电荷沿直线从A移到B的过程中,电场力做负功
14.(2012淮安模拟)空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示,A、B、C、D是x轴上的四点,电场强度在x轴方向上的分量大小分别是EA、EB、EC、ED,则()
A.EA<EB
B.EC<ED
C.A、D两点在x轴方向上的场强方向相反
D.同一负点电荷在A点时的电势能小于在B点时的电势能
15.(2011北京高考)静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线,图中φ0和d为已知量。
一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动。
已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为-A(0<
A<
qφ0)。
忽略重力。
求:
φ
φ0
-d
d
x
O
(1)粒子所受电场力的大小;
(2)粒子的运动区间;
(3)粒子的运动周期。
16.粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,且沿x轴方向的电势与坐标值x的关系如下表格所示:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x/m
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
φ/105v
9.00
4.50
3.00
2.25
1.80
1.50
1.29
1.13
1.00
根据上述表格中的数据可作出—x图像。
现有一质量为0.10kg,电荷量为1.010-7C带正电荷的滑块(可视作质点),其与水平面的动摩擦因素为0.20。
问:
(1)由数据表格和图像给出的信息,写出沿x轴的电势与x的函数关系表达式。
(2)若将滑块无初速地放在x=0.10m处,则滑块最终停止在何处?
(3)在上述第
(2)问的整个运动过程中,它的加速度如何变化?
当它位于x=0.15m时它的加速度多大?
三、电场中的v-t图象
17.如图所示,两个带等量的正电荷的小球A、B(可视为点电荷),被固定在光滑的绝缘的水平面上,P、N是小球A、B的连线的水平中垂线上的两点,且PO=ON.现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点),由P点静止释放,在小球C向N点的运动的过程中,下列关于小球C的速度图象中,可能正确的是( )
18.在真空中上、下两个区域均为竖直向下的匀强电场,其电场线分布如右图所示,有一带负电的微粒,从上边区域沿一条电场线以速度v0匀速下落,并进入下边区域(该区域的电场足够广),在如图所示的速度——时间图象中,符合粒子在电场内运动情况的是( )
19.如图所示,点电荷+4Q与+Q分别固定在A、B两点,C、D两点将AB连线三等分,现使一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动,不计粒子的重力,则该粒子在CD之间运动的速度大小v与时间t的关系图象可能是( )
20.有一负电荷自电场中的A点自由释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的速度图象如图1所示,则A、B所在电场区域的电场线分布可能是图2中的( )
图-1图-2
21.如图
(1)是某一点电荷形成的电场中的一条电场线,A、B是电场线上的两点,一负电荷q仅在电场力作用下以初速度v0从A运动到B过程中的速度图线如图
(2)所示,则以下说法中正确的是( )
A.A、B两点的电场强度是EA<
EB
B.A、B两点的电势是φA>
φB
C.负电荷q在A、B两点的电势能大小是εA>
εB
D.此电场一定是负电荷形成的电场
22.图甲所示有向线段表示电场中的一根电场线,质量为m、电荷量为-q的带电粒子仅在电场力作用下沿电场线向右运动,经过A点时速度为v0,一段时间后到达与A相距为d的B点,速度减为0,粒子运动的v-t图象如图乙所示,下列判断正确的是()
A.该电场为匀强电场,可以求出电场强度大小
B.A点电势一定高于B点电势,可以求出AB电势差
C.A点电势一定高于B点电势,可以求出A点电势
D.电荷在A点的电势能一定大于B点的电势能,可以求出A到B过程中电场力做的功
23.一正电荷仅在电场力作用下,从A点运动到B点,速度大小随时间变化的图象如图所示.下列关于A、B两点电场强度E的大小和电势φ的高低的判断,正确的是( )
A.EA>EB,φA>φB
B.EA=EB,φA=φB
C.EA<EB,φA>φB
D.EA<EB,φA<φB
24.平行板间有如图所示的周期性变化的电压.重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t=0时刻开始将其释放,运动过程中无碰板情况.能正确定性描述粒子运动的速度图象的是( )
四、电场中图象问题综合
25.在地面附近,存在着一有界电场,边界MN将某空间分成上下两个区域Ⅰ、Ⅱ,在区域Ⅱ中有竖直向上的匀强电场,在区域Ⅰ中离边界某一高度由静止释放一质量为m的带电小球A,如图甲所示,小球运动的v-t图象如图乙所示,已知重力加速度为g,不计空气阻力,则( )
A.在t=2.5s时,小球经过边界MN
B.小球受到的重力与电场力之比为3∶5
C.在小球向下运动的整个过程中,重力做的功与电场力做的功大小相等
D.在小球运动的整个过程中,小球的机械能与电势能总和先变大再变小
26.如图甲所示,Q1、Q2为两个固定点电荷,其中Q1带正电,它们连线的延长线上有a、b两点.一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动,其速度图象如图乙所示.则( )
A.Q2带正电
B.Q2带负电
C.试探电荷从b到a的过程中电势能增大
D.试探电荷从b到a的过程中电势能减小
27.如图所示,交变电压加在平行板电容器A、B两极板上,开始B板电势比A板电势高,这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间,它在电场作用下开始运动.设A、B两极板间的距离足够大,下列说法正确的是( )
A.电子一直向着A板运动
B.电子一直向着B板运动
C.电子先向A板运动,然后返回向B板运动,
之后在A、B两板间做周期性往复运动
D.电子先向B板运动,然后返回向A板运动,
28.如图所示,A、B为一对中间开有小孔的平行金属板,相距一定距离,A板接地,现有一电子在t=0时刻在A板小孔中由静止开始向B板运动,不计重力及阻力影响,使电子一定能从B板小孔射出,则B板电势φB与时间t的变化规律是( )
29.如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图.当动极板和定极板之间的距离d变化时,电容C便发
生变化,通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化的情况.在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是( )
30.如图(甲)所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔,右极板电势随时间变化的规律如图(乙)所示,电子原来静止在左极板小孔处,不计电子的重力,下列说法正确的是( )
A.从t=0时刻释放电子,电子始终向右运动,直到打到右极板上
B.从t=0时刻释放电子,电子可能在两板间振动
C.从t=T/4时刻释放电子,电子可能在两板间振动,也可能打到右极板上
D.从t=3T/8时刻释放电子,电子必将打到左极板上
31.(2013全国卷大纲版25.(19分)一电荷量为q(q>0)、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下,在t=0时由静止开始运动,场强随时间变化的规律如图所示。
不计重力,求在t=0到t=T的时间间隔内
E
t
0.25T
0.5T
0.75T
T
E0
2E0
-E0
-2E0
(1)粒子位移的大小和方向;
(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间。
1.A2.C3.C 4.A5.A
6.
(1)V(伏特)
(2)
(3)
(4)由动能定理
7.A8.BC9.AD10.A11.AD12.A13.B14.BCD
15.
(1)由图知,0与d(或-d)的电势差为φ0
电场强度的大小
电场力的大小
(2)设粒子在[-x0,x0]区间内运动,速率为v,由题意得
由图可知
,得
因动能非负,有
即
粒子运动区间
(3)考虑粒子从-x0处开始运动的四分之一周期,根据牛顿第二定律得
粒子的加速度
由匀加速直线运动
,代入解得
因此粒子运动周期
16.
(1)由数据表格和图像可得,电势与x成反比关系,即
V
(2)由动能定理得:
WF+Wf=ΔEK=0
设滑块停止的位置为x2,有:
即
代入数据,解得x2=0.225m(舍去x2=0.1m)。
(3)先做加速度减小的变加速运动,后做加速度增大的变减速运动。
即加速度先减小后增大。
当它位于x=0.15m时,图像上该点的切线斜率表示场强大小
滑块在该点的水平合力Fx=qE–μmg=0,故滑块的加速度a=Fx/m=0
17.AB18.C19.BC20.B21.ABD22.B23.B24.A25.BC26.BC27.D28.AB29.A30.AC
31.(19分)解法一:
粒子在0~
、
~
~T时间间隔内做匀变速运动,
设加速度分别为a1、a2、a3、a4,由牛顿第二定律得
(每个式子1分)
v
v1
-v1
图(b)
由此得带电粒子在0~T时间间隔内运动的a—t图像如图(a)所示(2分),对应的v—t图像如图(b)所示(3分),其中
(1分)
由图(b)可知,带电粒子在t=0到t=T时的位移为
(2分)
联立解得
它的方向沿初始电场正方向。
(2)由图(b)可知,粒子在t=
到t=
内沿初始电场反方向运动,总的运动时间为
(4分)
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