甘肃电气装置比赛样题(主项目)-3

-1-第七章电场第一节库仑定律电场强度1．两个完全相同的绝缘金属小球A、B，A球所带电荷量为＋4Q，B球不带电。现将B球与A球接触后，移至与A球距离为d处(d远远大于小球半径)。已知静电力常量为k，则此时A、B两球之间相互作用库仑力的大小是()A．222dkQB．dkQ22C．224dkQD．dkQ242．在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电－Q2，Q1＝2Q2。用E1和E2分别表示两个点电荷所产生的场强大小，则在x轴上()A．E1＝E2之点只有一处，该处合场强为0B．E1＝E2之点共有两处，一处合场强为0，另一处合场强为2E2C．E1＝E2之点共有三处，两处合场强为0，另一处合场强为2E2D．E1＝E2之点共有三处，一处合场强为0，另两处合场强为2E23．如图7－1所示，两个质量为m1和m2的小球各用绝缘丝线悬挂在同一点。当两小球分别带电量＋q1和＋q2时，两丝线张开，与竖直方向夹角分别为1和2，两球处于同一水平线上，则下列说法中正确的是()图7－1A．若m1＝m2，则1＝2B．若m1＞m2，则1＞2C．若m1＜m2，则1＞2D．若m1＝m2，q1＞q2，则1＞24．如图7－2所示，带电量为＋q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中a点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为______，方向______。(静电力常量为k)图7－25．如图7－3所示，在场强为E方向水平向右的匀强电场中，固定着一个点电荷P，a、b、c为电场中三点，其中a、b两点与点电荷P在同一水平线上，a点位于点电荷P左侧r远处，b点位于电荷P右侧2r远处，c点位于电荷P正上方r远处。若a点的场强为零，则点电荷P带有的电荷量为______；b点场强的大小为______，方向______；c点场强的大小为______，方向______。-2-图7－36．如图7－4所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B＝30°。在A、B两点放置两个点电荷qA、qB，测得C点场强的方向与AB平行，则qA带______电，qA：qB＝______。图7－4*7．“真空中两个静止点电荷相距10cm，它们之间相互作用力大小为9×10－4N。当它们合在一起时，成为一个带电量为3×10－8C的点电荷。问原来两电荷的带电量各是多少?”某同学求解如下：根据电荷守恒定律得：q1＋q2＝3×10－8C＝a(1)根据库仑定律：bFkrqq24922221C109109)1010(以q2＝b/q1代入(1)式得：q12－aq1＋b＝0解得)C104109103(21)4(211516821baaq根号中的数值小于0，经检查，运算无误。试指出求解过程中的问题并给出正确的解答。第二节电势、电势能1．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是()A．电场强度大的地方电势一定高B．电势为零的地方场强也一定为零C．场强为零的地方电势也一定为零D．场强大小相同的点电势不一定相同2．如图7－5所示，P、Q是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是O，A、B是其中垂线上的两点，OA＜OB，用EA、EB、UA、UB分别表示A、B两点的场强和电势，则()A．EA一定大于EB，UA一定大于UBB．EA不一定大于EB，UA一定大于UBC．EA一定大于EB，UA不一定大于UBD．EA不一定大于EB，UA不一定大于UB3．如图7－6所示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两等势线间的电势差相等，一个正电荷在等势线3上时具有动能20J，它运动到等势线1上时，速度恰好为零，令2＝0，那么该电荷在某点电势能为4J时，其动能为()-3-图7－6A．16JB．10JC．6JD．4J4．如图7－7所示，在某一点电荷产生的电场中有a、b两点。已知a点的场强大小为aE，方向与ab连线的夹角为120°，电势为a；b点的场强大小为Eb，方向与ab连线的夹角为150°，电势为b。则a、b两点的场强大小及电势的高低相比较，有()图7－7A．Ea＝3Eb；a＞bB．Ea＝Eb/3；a＞bC．Ea＝Eb/3；a＜bD．Ea＝3Eb；a＜b5．如图7－8所示，在水平向右场强为E的匀强电场中，固定着一电荷量为＋Q的点电荷，a、b为电场中距点电荷均为r的两点，a点位于点电荷的正上方，b点与点电荷在同一水平线上。现将另一电荷量为＋q的点电荷由a点移到b点，则电场力对该点电荷所做的功为______。图7－86．如图7－9所示，在匀强电场中分布着A、B、C三点，且BC＝20cm。当把一个电荷量q＝10－5C的正电荷从A点沿AB线移到B点时，电场力做功为零。从B点移到C点时，电场力做功为－1.73×10－3J。则电场的方向为______，场强的大小为______。图7－9-4-第三节电场中的导体电容器1．如图7-10(甲)所示，使带电的金属球靠近验电器，验电器的箔片将______(选填“张开”或“不张开”)，这是由于______的缘故；若先用金属网把验电器罩住，如图7-10(乙)所示，验电器的箔片将______(选填“张开”或“不张开”)，这是由于______的缘故。图7－102．平行极电容器的两个极板接在电源两极上，若将电容器的两个极板平行错开一段距离(两个极板间的距离保持不变)，则电容器所带的电荷量______，极板间的场强______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)。3．如图7－11所示，两块竖直放置的平行带电金属板A和B，间距为10cm，P为两板间点，距B板4cm。若将带负电的B板接地，P点的电势为8V，现改将带正电的A板接地，则P点的电势为______V。图7－114．电容器是一种常用的电子元件，对电容器认识正确的是()A．电容器的电容表示其存储电荷的能力B．电容器的电容与它所带的电荷量成正比C．电容器的电容与它两极板间的电压成正比D．电容器的常用单位有F和pF，1F＝103pF5．传感器是把非电学量(如温度、压力等)转换成电学量的一种元件，它在自动控制中有着广泛的应用。图7－12是一种监测液面变化的电容式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器。下列判断正确的是()图7－12A．若液面下降，则电容减小B．若液面升高，则电容减小C．若液面下降，则电容增大D．无论液面升高还是下降，电容都不变化6．两块大小、形状完全相同的金属板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图7－13所示，闭合开关S，电源即给电容器充电。()-5-图7－13A．保持开关S闭合，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B．保持开关S闭合，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C．断开开关S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D．断开开关S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大7．两块大小、形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器，将两金属板分别与电源两极相连接，如图7－14所示。闭合开关S达到稳定后，在两板间有一带电液滴p恰好处于静止状态。下列判断正确的是()图7－14A．保持开关S闭合，减小两板间的距离，液滴向上运动B．保持开关S闭合，减小两板间的距离，液滴向下运动C．断开开关S，减小两板间的距离，液滴向上运动D．断开开关S，减小两板间的距离，液滴向下运动第四节电荷在电场中的运动(一)1．如图7－15所示，带电平行板A和B的长度均为L，与水平方向夹角为，A板带正电，它们之间的电场强度为E，电场中有一个质量为m的带电油滴沿与电场线垂直的方向，由P点运动到Q点，则：图7－15(1)油滴带哪种电荷?电量是多大?(2)油滴做直线运动的加速度多大?(3)油滴从P点运动到Q点，电场力做多少功?2．如图7－16所示，在一块足够大的铅板A的右侧固定着一小块放射源P，P向各个方向放射射线，速率为107m/s。在A板右方距离为2cm处放置一与A平行的金属板B，在B、A间加直流电压，板间匀强电场的场强为E＝3.64×104N/C，已知粒子的质量m＝9.1×10－31kg，电荷量e＝－1.6×10－19C。不计带电粒子所受重力，求粒子打在B板上的范围。-6-图7－163．如图7－17(甲)所示，长为l，相距为d的两平行金属板与一交流电源相连(图中未画出)，有一质量为m，电荷量为q的带负电的粒子以初速度v0从极板中央水平射入电场。从飞入时刻起，A、B板间所加电压变化规律如图(乙)所示，为了使带电粒子离开电场时速度方向恰好平行于金属板，不计带电粒子所受重力，求：图7－17(1)加速电压值U0的取值范围?(2)交变电压周期T应满足什么条件?4．图7－18所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的平行金属板间距离为d。油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间。当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为，已测量出油滴的直径为D(油滴可看做球体，球体体积公式3π61DV)，重力加速度为g。图7－18(1)设油滴受到气体的阻力f＝kv，其中k为阻力系数，求k的大小；(2)求油滴所带电荷量。-7-5．图7－19(甲)为一真空示波管的原理示意图，电子从阴极K逸出(初速度不计)，经阴极与A板间的加速电场加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上。已知加速电压为U1，偏转电场M、N两极板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。(电子受重力及电子间相互作用力均可忽略不计)图7－19(1)求电子穿过A板时的速度v0大小；(2)要使电子不打在偏转电极的极板上，加在偏转电极上的最大电压Um不能超过多少?(3)若在偏转电极MN上加周期性变化的电压，如图(乙)所示，uMN不超过Um，且uMN的周期大于L1/v0，电子从阴极K逸出的初速度、电子受重力及电子间的相互作用力均可忽略不计，则在荧光屏上会看到什么现象?(请在图(丙)中大致画出会看到的现象并用语言简单描述。)第五节电荷在电场中的运动(二)1．如图7－20所示，图中的虚线同心圆是点电荷Q的电场中的等势面，一个带正电的粒子经过该电场，它的运动轨迹如实线所示，M和N是轨迹上的两点。不计重力。由此可以判断()图7－20A．此粒子一直受到静电引力的作用B．此粒子在M点的电势能小于在N点的电势能C．此粒子在M点的动能小于在N点的动能D．此粒子在M点的加速度小于在N点的加速度2．在图7－21中，a、b带等量异种电荷，MN为ab连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定初速度v0射出，开始时一段轨迹如图中实线，不考虑粒子重力，则以下说法中正确的是()图7－21-8-A．该粒子带正电B．该粒子的动能先增大后减小C．该粒子的电势能先减小后增大D．该粒子运动到无穷远处后，速度的大小一定仍为v03．静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图7－22(甲)所示。虚线表示这个静电场在xoy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于ox轴、oy轴对称。等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等。一个电子经过P点(其横坐标为－xo)时，速度与ox轴平行。适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在ox轴上方运动。在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图是(乙)中的()图7－224．如图7－23所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速释放一带有恒定电荷