课后作业45分钟
一、选择题(8×5′,共40分)
图10
1.如图10所示的电场中,AB=BC,UAB、UBC分别表示A、B两点间和B、C两点间的电势差,则两者的关系正确的是( )
A.UAB=UBC
B.UAB>UBC
C.UABD.以上结论都有可能
解析:不是匀强电场,但EAB答案:C
2.电场中有一条直线,在直线上有M、N两点,若将一试探电荷q从直线外的P点分别移到M、N两点,电场力对q做功相等,则( )
A.该电场若是匀强电场,则M、N所在直线一定与电场线平行
B.该电场若是匀强电场,则M、N所在直线一定与电场线垂直
C.该电场若是由一个点电荷产生的,则M、N两点的电势和场强都相同
D.该电场若是由一个点电荷产生的,则M、N两点的电势相等,电场强度不同
解析:搞清匀强电场与点电荷产生电场的特点.试探电荷从P点移到M、N两点电场力对电荷做功相等,故M、N两点等势,在匀强电场中MN连线为等势线,该线与电场线垂直,B正确,A错;若电场是由点电荷产生的,由点电荷的电场和等势线的特点,M、N两点电势相等,场强大小相等而方向不同,故D对,C错.
答案:BD
图11
3.如图11所示,匀强电场场强E=100 V/m,A、B点相距10 cm,A、B连线与电场线夹角为60°,则UBA的值为( )
A.-10 V B.10 V
C.-5 V D.-5V
解析:公式U=Ed中,d是匀强电场中沿场强方向的距离.A、B两点沿电场线方向的距离:d=lcos60°=0.1×m=0.05 m,B点电势低于A点电势:UBA=-Ed=-100×0.05 V=-5 V.
答案:C
图12
4.如图12所示中,A、B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,BC=20 cm,把一个电荷量q=10-5C的正电荷从A移到B,电场力做功为零,从B移到C,电场力做功为-1.73×10-3J,则该匀强电场的场强大小和方向是( )
A.865 V/m,垂直AC向左
B.865 V/m,垂直AC向右
C.1000 V/m,垂直AB斜向上
D.1000 V/m,垂直AB斜向下
解析:直线AB为等势线,场强方向应垂直于等势面,把电荷q从A移到B,电场力不做功,说明A、B两点在同一等势面上,因该电场为匀强电场,等势面应为平面,故图中直线AB即为等势线,场强方向应垂直于等势面,可见,选项A、B不正确;UBC==V=-173 V.B点电势比C点低173 V,因电场线指向电势降低的方向,所以场强方向必垂直于AB斜向下.场强大小E===V/m=1000 V/m,C错误,D正确.
答案:D
5.场强为E=1.0×102 N/m的匀强电场中,有相距d=2.0×10-2m的a、b两点,则a、b两点间的电势差可能为( )
A.1.0 V B.2.0 V C.3.0 V D.4.0 V
解析:由题意得a、b两等势面的最大距离d=2.0×10-2m,故由公式Uab=Ed求出ab间的最大电势差是U=1.0×102×2.0×10-2V=2 V.
答案:AB
图13
6. (2010年江苏卷)空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图13所示.下列说法中正确的是( )
A. O点的电势最低
B. x2点的电势最高
C. x1和-x1两点的电势相等
D. x1和x3两点的电势相等
解析:由于电场沿x轴对称分布,方向相反,所以从O点向x轴正负方向经过相同距离电势增加或减少的数值相等,即φ0-φx1=φ0-φ-x1,故φx1=φ-x1,则C正确,B、D错误;O点电势可以是最高也可以是最低,A错误.
答案:C
7.下列关于匀强电场中场强和电势差的关系,正确的说法是( )
A.在相同距离上的两点,电势差大的其场强也必定大
B.场强在数值上等于每单位距离上的电势降落
C.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等
D.电势降低的方向必定是电场强度的方向
解析:在电场中沿不同方向电势降低快慢不同.
答案:C
图14
8.(2011·江苏卷)一粒子从A点射入电场,从B点射出,电场的等势面和粒子的运动轨迹如右图14所示,图中左侧前三个等势面彼此平行,不计粒子的重力.下列说法正确的有( )
A.粒子带负电荷
B.粒子的加速度先不变,后变小
C.粒子的速度不断增大
D.粒子的电势能先减小,后增大
图15
解析:画出图15中两条电场线,可以看出粒子在运动时发生偏转.根据偏转方向与电场力和电场线方向关系可以判定粒子带负电,A正确;等势面平行且间距相等反映该处为匀强电场,等势面稀疏处,电场较弱,电场力较小,因此B正确.根据粒子受力情况判定粒子做减速运动,速度减小,C错.电场做负功,电势能增大,D错。
答案:AB
二、非选择题(9、10题各10分,11、12题各20分,共60分)
图16
9.如图16所示,将两个平行金属板接在电压为12 V的电源上,B板接地,A、B相距6 mm,c点距A板1 mm,d点距B板2 mm,则AB板间场强大小为________,c点电势为________,d点电势为______________.
答案:2000 V/m 10 V 4 V
图17
10.如图17所示,边长为L的等边三角形三个顶点a、b、c处在匀强电场中且电场线与abc共平面,一个电子只在电场力作用下由a运动到b动能减小了ΔE,而一个质子只在电场力作用下由a运动到c动能增加了ΔE,则电场强度的大小为________.
解析:电子在电场力作用下由a运动到b动能减少了ΔE,说明电场力对电子做负功,a点电势高于b点电势,Uab==.质子由a运动到c动能增加了ΔE,说明电场力做正功,Uac=,所以Uab=Uac,φb=φc,bc为一等势线,Uac==ELsin60°,则E=.
答案:2ΔE/Le
图18
11.电子电荷量为e,质量为m,以速度v0沿电场线方向射入场强为E的匀强电场,如图18所示,电子从A点入射,到达B点时速度为零,则A、B两点间的电势差是多少?电子从A运动到B所用时间是多少?(不计重力)
解析:由动能定理得-eUAB=0-mv,
UAB=
由vt=v0-at得0=v0-t.
t=(也可用动能定理解).
答案:,
图19
12.如图19所示的电场,等势面是一簇互相平行的竖直平面,间隔均为d,各面的电势已在图中标出,现有一质量为m的带电小球以速度v0,方向与水平方向成45°角斜向上射入电场,要使小球做直线运动.
问:(1)小球应带何种电荷?电荷量是多少?
(2)在入射方向上小球最大位移量是多少?(电场足够大)
解析:(1)作电场线如图20甲所示,由题意,只有小球受到向左的电场力,电场力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上,如图20乙所示,只有当F与v0在一条直线上才可能使小球做直线运动.所以小球带正电,小球沿v0方向做匀减速运动,由乙图知qE=mg.相邻等势面间的电势差用U表示,所以E=,故q==.
图20
(2)由图20乙知F==mg
(因为qE=mg)
由动能定理-F·smax=0-mv.
所以smax==.
答案:(1)正电 (2)