题目内容

10.真空中有一竖直向上的匀强电场,其场强大小为E,电场中的A、B两点固定着两个等量异号点电荷+Q、-Q,A、B两点的连线水平,O为其连线的中点,c、d是两点电荷连线垂直平分线上的两点,Oc=Od,a、b两点在两点电荷的连线上,且与c、d两点的连线恰好形成一个菱形,则下列说法中正确的是(  )
A.a、b两点的电场强度相同
B.c、d两点的电势相同
C.将电子从a点移到c点的过程中,电场力对电子做正功
D.质子在O点时的电势能大于其在b点时的电势能

分析 首先知道此电场是匀强电场和等量异种电荷的合电场,分别分析单独存在电场时各点的场强和电势特点,再利用场强的叠加,分析电势和场强即可求解.

解答 解:A、等量异种电荷产生电场特点,ab两点的场强相同,当再叠加匀强电场时,两点的场强依然相同,故A正确;
B、等量异种电荷产生电场特点是连线的中垂线上的电势为零;当再叠加匀强电场时,d点的电势大于c点的电势,故B错误;
C、据场强的叠加可知,a到c的区域场强方向大体斜向上偏右,所以将电子从a点移到c点的过程中,电场力对电子做负功,故C错误;
D、据场强的叠加可知,o到b区域场强方向大体斜向上偏右,当质子从左到右移动时,电场力做正功,电势能减小,所以在O点时的电势能大于其在b点时的电势能,故D正确.
故选:AD.

点评 本题的关键是知道此电场是匀强电场和等量异种电荷的合电场;在灵活利用等量异种电荷形成电场的特点和电场力做功与电势能的关系.

练习册系列答案
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5.如图(a)所示,两个完全相同的“人”字型金属轨道面对面正对着固定在竖直平面内,间距为d,它们的上端公共轨道部分保持竖直,下端均通过一小段弯曲轨道与一段直轨道相连,底端置于绝缘水平桌面上.MM′、PP′(图中虚线)之下的直轨道MN、M′N′、PQ、P′Q′长度均为L且不光滑(轨道其余部分光滑),并与水平方向均构成37°斜面,在左边轨道MM′以下的区域有垂直于斜面向下、磁感强度为B0的匀强磁场,在右边轨道PP′以下的区域有平行于斜面但大小未知的匀强磁场Bx,其它区域无磁场.QQ′间连接有阻值为2R的定值电阻与电压传感器(e、f为传感器的两条接线).另有长度均为d的两根金属棒甲和乙,它们与MM′、PP′之下的轨道间的动摩擦因数均为μ=$\frac{1}{8}$.甲的质量为m、电阻为R;乙的质量为2m、电阻为2R.金属轨道电阻不计.
先后进行以下两种操作:
操作Ⅰ:将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧,从某处由静止释放,运动到底端NN′过程中棒始终保持水平,且与轨道保持良好电接触,计算机屏幕上显示的电压-时间关系图象U-t图如图(b)所示(图中U已知);
操作Ⅱ:将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧、金属棒乙(图中未画出)紧靠竖直轨道的右侧,在同一高度将两棒同时由静止释放.多次改变高度重新由静止释放,运动中两棒始终保持水平,发现两棒总是同时到达桌面.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)试求操作Ⅰ中甲释放时距MM′的高度h;
(2)试求操作Ⅰ中定值电阻上产生的热量Q;
(3)试问右边轨道PP′以下的区域匀强磁场Bx的方向和大小如何?在图(c)上画出操作Ⅱ中计算机屏幕上可能出现的几种典型的U-t关系图象.

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