14.(2012·河北省教学质检)如图所示,半径为R的均匀带电圆盘水平放置,圆盘中心有一小孔,P、Q是过圆盘中心且垂直圆盘的直线.一质量为m的带电小球从P、Q连线上的H点由静止开始释放,当小球下落到圆盘上方h处的M点时,小球的加速度为零.已知重力加速度为g,则下列判断中错误的是( )
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A.小球运动到圆盘下方h处的N点时加速度大小为2g
B.小球运动到圆盘下方h处的N点时的电势能与在M点时相等
C.小球从M点运动到N点的过程中,小球的机械能守恒
D.小球从M点运动到N点的过程中,小球的机械能与电势能之和保持不变
解析:均匀带电的圆盘在其中心轴线上产生的电场可以等效成无数对等量同种电荷在其中心轴线上形成的电场.由其电场特点可知:带电圆盘在M、N点产生的电场关于圆盘中心点对称,由于小球在M点加速度为零,则可知圆盘对小球在该点的电场力与重力等大反向,而在N点,带电小球受到的电场力方向是竖直向下的,故小球在圆盘下方h处的N点时加速度大小为2g,选项A正确;由电场特点可知小球在两点的电势能相等,选项B正确;小球在此运动过程中,只有重力和电场力做功,故小球的机械能与电势能之和保持不变,选项D正确,选项C错误.
答案:C
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
13.(2012·湖北八校联考)有一静电场,其电势随x坐标的改变而改变,变化的图线如图所示.若将一带负电
粒子(重力不计)从坐标原点O由静止释放,电场中P、Q两点的坐标分别为1 mm、4 mm.则下列说法正确的是( )
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A.粒子将沿x轴正方向一直向前运动
B.粒子在P点与Q点加速度大小相等、方向相反
C.粒子经过P点与Q点时,动能相等
D.粒子经过P点与Q点时,电场力做功的功率相等
解析:由φ-x图,画出电场强度E随x的变化图象及带电粒子的v-t图象,如图,则A错误.由牛顿第二定律,粒子在P、Q两点的加速度满足aP=2aQ,则B错误;由v-t图象,粒子在P、Q两点对应的时间分别是t0和(3-)t0,其速度相等,则C正确,粒子在P、Q两点的功率P=Eqv,因电场强度不相同,故功率不同,则D错误.
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答案:C
12.(2012·桂林十八中月考)如图所示,把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小球B.现给小球B一个垂直AB连线方向的速度v0,使其在水平桌面上运动,则( )
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A.若A、B为同种电荷,B球一定做速度变大的曲线运动
B.若A、B为同种电荷,B球一定做加速度变大的曲线运动
C.若A、B为异种电荷,B球可能做加速度、速度都变大的曲线运动
D.若A、B为异种电荷,B球速度的大小和加速度的大小可能都不变
解析:若A、B为同种电荷,则B将远离A做曲线运动,加速度a减少,速度增大,因此A对,B错;若A、B为异种电荷,满足>m,B将做向心运动,加速度和速度均变大C正确;若A、B为异种电荷,满足=m,B将做匀速圆周运动,D正确.
答案:ACD
11.(2012·陕西师大附中月考)如下图是等量异种点电荷的电场线和等势面,A、B、C、D四点是不同等势面上的点,另一个点O在两电荷连线的中点,设无限远处的电势为零,两电荷连线的中垂线为等势面,A、B两点的电势分别为100 V、-50 V.一个带电粒子的质量为m,带电量为q=+0.2 C,在O点具有的动能为50 J.粒子只受静电力作用.请结合下图,关于A、B、C、D四点,下列各空所填A、B、C、D四组数据正确的是( )
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|
位置点 问题 |
A |
B |
C |
D |
|
四点电势 |
100 V |
-50
V |
0 |
0 |
|
q在四点的电势能 |
20 J |
-10
J |
0 |
0 |
|
O点与四点的电势差 |
-100
V |
50 V |
0 |
0 |
|
q从O点到四点电场力做的功 |
-20
J |
10 J |
0 |
0 |
|
q从O点到四点电势能改变量 |
20 J |
-10
J |
0 |
0 |
|
q在四点的动能 |
30 J |
60 J |
50 J |
-50
J |
解析:对A选项,
EPA=φAq=100×0.2 J=20 J
UOA=φ0-φA=-100 V
q从O点到A电场力做的功
WOA=UOAq=-100×0.2 J=-20 J
q从O点移到A点电势能增加20 J
由能量守恒可知,q由O点移到A点动能应减少20 J,因此EkA=30 J.
同理B、C两项正确,q在D点的动能应为+50 J.
答案:ABC
10.(2012·洛阳市联考)一个匀强电场的电场线分布如图甲所示,把一个空心导体引入到该匀强电场后的电场线分布如图乙所示.在电场中有A、B、C、D四个点,下面说法正确的是( )
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A.φA=φB B.φB=φC
C.EA=EB D.EB=EC
解析:处于静电平衡状态的导体是一个等势体,φB=φC,B正确;沿电场线方向电势降低φA>φB,A错;由电场线的疏密描述场强的强弱可知,C、D错.
答案:B
9.(2012·桂林联考)如图所示,平行板电容器与电源相连,下极板接地.一带电油滴位于两极板的中心P点且恰好处于静止状态,现将平行板电容
器两极板在纸面内绕OO′迅速顺时针转过45°,则( )
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A.P点处的电势不变
B.带电油滴仍将保持静止状态
C.带电油滴将水平向右做匀加速直线运动
D.带电油滴到达极板前具有的电势能不断增加
解析:由于P点仍处于板的中间,故电势不变,A正确;设原来两极板间距为d,两极板的电势差为U,带电油滴处于静止状态,则mg=q,当电容器两极板绕OO′顺时针转过45°后,两极板间距变小为d,由于电容器始终与电源相连,两极板的电势差仍为U,故此时的电场力为原来的倍,方向与水平方向成45°指向右上方.带电油滴的合力方向恰好水平向右
,故油滴沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动,此过程中电场力做正功,油滴的电势能不断减小,B、D选项错,C选项正确.
答案:AC
8.(2012·洛阳市考试)如图的四个电场中,均有相互对称分布的a、b两点,其中电势和场强都相同的是( )
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解析:选项A中,a、b两点场强的方向不同,A项错误;选项B中a、b两点电势和场强均相同,B项正确;选项C中a点电势高于b点电势,C项错误;选项D中a、b两点场强的方向不同,D项错误.
答案:B
7.(2012·桂林调研)如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线,A、B是这条直线上的两点,一带正电的粒子以速度vA向右经过A点向B点运动,经过一段时间后,粒子以速度vB经过B点,且vB与vA方向相反,不计粒子重力,下面说法正确的是( )
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A.此电场一定是负电荷形成的电场
B.A点的电势一定低于B点的电势
C.粒子在A点的速度一定小于在B点的速度
D.粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能
解析:由于只有一条电场线,故无法确定电场是由何种电荷形成的,A错误.由速度反向可知,粒子受到的电场力方向向左,所以A到B,电场力做负功,电势能增加,D正确.由运动的对称性,可知C是错误的.由于粒子带正电,说明电场强度方向向左,所以B点的电势高,B正确.
答案:BD
6.(2012·长安一中月考)如图所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一带电粒子在此电场中运动的轨迹,若带电粒子是从a处运动到b的.以下有关a、b两处的比较正确的是( )
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A.a处的场强较强
B.带电粒子在b处时电势能较小
C.b处的电势较高
D.带电粒子在a处时速度较小
解析:a处电场线密,故a处场强大,A正确;带电粒子由a处运动到b处,力的方向与速度方向夹角大于90°,电场力做负功,电势能增加,动能减小,故B、D错误;沿电场线方向电势降低,故φa>
φb,C错.
答案:A
5.(2012·辽宁协作体)一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地.两板间有一个正试探电荷固定在P点,如图所示,以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势,W表示正电荷在P点的电势能,若正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中,各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是( )
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解析:由平行板电容器的电容C=可知A错.在电容器两极板所带电荷量一定情况下,U=,E==与d无关,则B错.在负极板接地的情况下,φ=φ0-El0则C项正确.正电荷在P点的电势能W=qφ=q(φ0-El0)显然D错.
答案:C
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