1.如图所示,沿x轴正向的匀强电场E中,有一动点A以O为圆心,r=OA为半径做逆时针转动一周,O与圆周上的A点的连线OA与x轴正向(E方向)成θ角,则此圆周上各点与A点间最大的电势差为( )
A. U=Er B. U=Er(sin θ+1)
C. U=Er(cos θ+1) D. U=2Er
【答案】C
【解析】
【详解】沿电场线方向距离A点最远的点与A点的电势差最大,则圆周上各点与A点间最大的电势差为,故选C.
【点睛】此题关键是知道U=Ed的物理意义,注意d是电场中的两点沿电场线方向的距离.
2.如图所示,电源A两端的电压恒为6 V,电源B两端的电压恒为8 V,当开关S从A扳到B时,通过电流计的电荷量为1.2×10-5C,则电容器的电容约为( )
A. 2×10-5F B. 1.5×10-6F C. 6×10-6F D. 8.6×10-7F
【答案】D
【解析】
当开关S接A时,电容器上极板带正电,所带电荷量Q=CUA,当开关S扳到B时,电容器上极板带负电,所带电荷量Q′=CUB,该过程中通过电流计的电荷量ΔQ=Q+Q′=C(UA+UB)=1.2×10-5 C,解得电容C≈8.6×10-7 F,选项D正确.故选D.
点睛:本题的关键是分析通过电流计的电荷量与电容器电量的关系,掌握电容器电量公式Q=CU是基础.
3.如图(甲)所示,ab为原来不带电的细导体棒,q为一带正电的点电荷,当达到静电平衡后,导体棒上的感应电荷在棒内O点处产生的场强大小为E1,O点的电势为φ1.现用一导线把导体棒的b端接地,其他条件不变,如图(乙),待静电平衡后,导体棒上的感应电荷在棒内O点处产生的场强大小为E2,O点的电势为φ2,经分析后可知( )
A. E1=E2,φ1<φ2
B. E1>E2,φ1=φ2
C. E1=E2,φ1>φ2
D. E1>E2,φ1=φ2
【答案】C
【解析】
处于静电平衡的导体内部场强为零,所以感应电荷在O点形成电场的场强与点电荷q在O点产生的场强等大反向,可知E1=E2,因点电荷为正电荷,则φ1>0;导体ab接地后电势φ2=0,所以φ1>φ2,C正确,ABD错误。故选C。
点睛:该题中静电平衡的特点:内部合场强为零,是解题的关键.整个导体是个等势体,它的表面是个等势面.
4.一平行板电容器中存在匀强电场,电场沿竖直方向。两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子和,从电容器的点(如图)以相同的水平速度射入两平行板之间。测得和与电容极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1:2。若不计重力,则和的比荷之比是
A. 1:2 B. 1:8 C. 2:1 D. 4:1
【答案】D
【解析】
两带电粒子都做类平抛运动,水平方向匀速运动,有 ,垂直金属板方向做初速度为零的匀加速直线运动,有 ,电荷在电场中受的力为 ,根据牛顿第二定律有 ,整理得 ,因为两粒子在同一电场中运动,E相同,初速度相同,侧位移相同,所以比荷与水平位移的平方成反比。所以比荷之比为 ,D正确。
【易错提醒】表达式的整理过程易出现问题。
【备考提示】带电粒子在电场中的加速和偏转是高考的重点考查内容。