C.液滴将向下运动 【答案】AD
D.液滴仍保持静止
【解析】电容器与电源断开,则带电量Q不变,保持下极板不动,将上极板稍微向上移到某一位置,则d变大,根据C?4?kQ?SU,可知C变小,根据Q=CU可知U变大,由E?与上述式子联立可得:E?4?kdd?S则E不变;因P点与下极板的距离不变,根据U=Ed可知P点与下极板的电势差不变,即P点的电势φ不变,选项A正确,B错误;由于E不变,则液滴受的电场力不变,则液滴仍保持静止,选项C错误,D正确。
18.(安徽省六安市第一中学2019届高三模拟)如图所示,两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连,b板接地(规定大地电势为零)在距离两板等远的P点有一个带电液滴处于静止状态。若将b板向下平移一小段距离,则稳定后,下列说法中正确的是
A.液滴将加速向下运动
B.P点电势升高,液滴在P点时的电势能减小 C.P点的电场强度变大
D.在b板移动前后两种情况下,若将液滴从a板移到b板,电场力做功不变 【答案】ABD
【解析】原来液滴受力平衡,则知所受的电场力向上,液滴带负电。电容器与电源相连,板间电压不变。将b板向下平移时,两板间的距离变大,由E=U/d分析可知:板间电场强度减小,粒子受到的电场力减小,故液滴将向下加速运动;故A正确,C错误;下极板接地,电势为零,b板下移时,P与上极板的距离不变,根据U=Ed可知,P点与上极板的电势差减小,则P点的电势升高,因带电液滴带负电,故电势能将减小,故B正确;因两板间的电势差不变,由W=Uq知,前后两种状态下移动电荷时,电场力做功相同,故D正确;故选ABD。
19.M、N是直流高压电源的两极,(湖北省武汉市武昌区2019届高三调研)如图是静电除尘器除尘原理图,通过某种机制使电场中的尘埃带上负电,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。图示位置的a、b、c三点在同一直线上,且|ab|=|bc|。下列判断正确的是( )
A.N是直流高压电源的负极 B.电场中b点的电势高于c点的电势
C.同一个点电荷在电场中c点受到的电场力小于在a点受到的电场力 D.电场中c、b间的电势差Ucb小于b、a间的电势差Uba 【答案】CD
【解析】因到达集尘极的尘埃带负电荷,那么电场强度的方向向左,因此电场线方向向左,则知N是直流高压电源的正极,故A错误;根据沿着电场线方向电势是降低的,因此电场中b点的电势低于c点的电势,故B错误;电场方向由集尘极指向放电极,电场线的分布由集尘极会聚于放电极,结合电场线的疏密来体现电场的强弱,那么电场中c点的场强小于a点的场强,故同一个点电荷在电场中c点受到的电场力小于在a点受到的电场力,故C正确;假设电场是匀强电场,由于|ab|=|bc|,那么b、a间的电势差Uba等于c、b间的电势差Ucb,但由于电场是非匀强电场,且电势?c??b??a,且沿着ca方向,电场强度越来越大,故电场中c、b间的电势差Ucb小于b、a间的电势差Uba,故D正确。
20.(河北省衡水中学2019届高三一调)一半径为R的均匀带正电圆环水平放置,圆心为O点,质量为m的带正电小球(可视为质点)从O点正上方距离为h的A点由静止下落,并穿过圆环.小球在从A点运动到A点关于O点对称的A′点的过程中,其加速度a、重力势能Ep重、机械能E、电势能Ep电,随位置变化的图像如图所示(规定O点为坐标原点且重力势能为0,竖直向下为加速度的正方向,并取无限远处电势为0),其中可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】圆环中心的场强为零,无穷远处场强也为零,则小球从A到圆环中心的过程中,场强可能先增大后减小,则小球所受的电场力先增大后减小方向竖直向上,由牛顿第二定律得知,重力不变,则加速度可能先减小后增大;小球穿过圆环后,小球所受的电场力竖直向下,加速度方向向下,为正值,根据对称性可知,电场力先增大后减小,则加速度先增大后减小。故A不可能。故A错误。小球从A到圆环中心的过程中,重力势能EpG=mgh,小球穿过圆环后,EpG=-mgh,根据数学知识可知,B是可能的。故B正确。小球从A到圆环中心的过程中,电场力做负功,机械能减小,小球穿过圆环后,电场力做正功,机械能增大,故C是可能的。故C正确。由于圆环所产生的是非匀强电场,小球下落的过程中,电场力做功与下落的高度之间是非线性关系,电势能变化与下落高度之间也是非线性关系,所以D是不可能的。故D错误。故选BC。
二、非选择题(本大题共3小题,共40分)
21.(12分)(广东汕头金山中学2019届模拟)如图所示,一条长为L的细线上端固定,下端拴一个质量为m,电荷量为q的小球,将它置于方向水平向右的匀强电场中,使细线竖直拉直时将小球从A点静止释放,当细线离开竖直位置偏角α=60° 时,小球速度为0.
(1)求小球带电性质和电场强度E.
(2)若小球恰好完成竖直圆周运动,求小球在A点应有的初速度vA的大小(可含根式). 【答案】(1)小球带正电
3mg
(2) 3q
2(3+1)gL
【解析】(1)根据电场方向和小球受力分析可知小球带正电. 小球由A点释放到速度等于零,由动能定理有
0=EqLsin α-mgL(1-cos α) 解得E=
3mg
. 3q
23
(2)如图所示,将小球的重力和电场力的合力作为小球的等效重力G′,则G′=mg,方向与竖直方向夹角
3为30°偏向右下.
若小球恰能做完整的圆周运动,在等效最高点 v223m=mg L3
小球从A点以初速度vA运动,由动能定理知 121223mv-mvA=-mgL(1+cos 30°) 223联立解得vA=
2(3+1)gL.
22. (14分) (黑龙江大庆实验中学2019届模拟)在真空中水平放置平行板电容器,两极板间有一个带电油滴,电容器两板间距为d,当平行板电容器的电压为U0时,油滴保持静止状态,如图所示.当给电容器突然充电使其电压增加ΔU1时,油滴开始向上运动;经时间Δt后,电容器突然放电使其电压减少ΔU2,又经过时间Δt,油滴恰好回到原来位置.假设油滴在运动过程中没有失去电荷,充电和放电的过程均很短暂,这段时间内油滴的位移可忽略不计.重力加速度为g.求: