静电场、恒定电流练习题答案
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静电场、恒定电流练习题答案一、选择题1、解析:元电荷最早是由密里根通过油滴实验测出的,A 选项错误;卡文迪许通过扭秤实验测定了万有引力常量G ,B 选项错误;法拉第首先提出了电场的概念且采用了电场线描述电场,C 选项正确;库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律,D 选项错误.2、解析:电场强度是描述电场力的性质的物理量,电势是描述电场能的性质的物理量,电场强度的大小和电势高低没有必然关系,电场线的方向,即电场强度的方向是电势降低最快的方向,选项A 、B 、C 错误,选项D 正确.3、解析:正电荷从a 点移到b 点,电场力做负功,正电荷电势能增加,电势升高,φb >φa ,故选项B 、C 正确,A 、D 项错误.4、解析:沿电场线方向,电势降低,所以M 点电势比N 点电势高,A 项对;N 点电场线密,则场强大,故B 项错;M 点电势高,正电荷在M 点的电势能大,故C 项对;电子在N 点电势能大,将电子从M 点移到N 点,电场力做负功,故D 项错.5、解析:从题意可知在使B 板下移的过程中,电容器两端的电压不变,当板间距离增大时,由E =Ud可知板间场强E 减小,故电荷受到的静电力减小,又因为U aA =Ed aA ,所以U aA 减小则U aB 增大,由U aB =φa -0可知,φa 增大,故选项B 正确.6、解析:由于粒子运动轨迹越来越向上弯曲,可判断它受力方向为竖直向上,所以粒子应带负电,故A 错B 对.又由于该电场是匀强电场,粒子仅受电场力作用,则粒子所受电场力恒定,做匀变速曲线运动,故C 、D 均对.7、解析:由电势差公式以及动能定理:W =qU ab =q (φa -φb )=12m (v 2b -v 2a ),可得比荷为q m =v 2b -v 2a2 φa -φb.8、解析:中垂线CD 段上的电场强度方向处处都是竖直向上,故正电荷q 3由C 点沿着中垂线移至无穷远处的过程中,电场力做正功,电势能减小,A 对,B 错;中垂线上由C 到D ,电场强度先变大后变小,q 3受到的电场力先变大后变小,C 、D 错.9、解析:电子从A 到M 的运动过程,电场力做正功,根据动能定理得eEd =12mv 2-12mv 20,解得垂直射到荧光屏M 上的电子速度大小为v =2eEd m+v 20,故选项A 正确;电子的运动方向是任意的,当电子沿平行于A 板的方向运动时到达荧光屏距A 板的距离最远,此时电子做类平抛运动,沿电场线方向:d =12at 2,a =eEm,解得时间t =2mdeE,故B 选项正确;上述电子在垂直于电场线方向运动的距离就是荧光屏上的发光半径:r =v 0t =v 02mdeE,故C 选项错误;电子到达荧光屏的过程中,电场力做正功eEd ,根据功能关系可知,电场力做正功电势能减少,减少量为eEd ,故D 选项正确.10、解析:电源内部电流从电池的负极流向正极,自由电子从P 到达N ,产生的电流从N 流到P ,a 电极为电池的正极,A 选项正确,B 选项错误;自由电子经E 区电场加速运动到N ,电场方向由N 指向P ,C 选项正确;硅光电池是将光能转化为电能的装置,D 选项错误.11、解析:因居民楼内各种电器都有,所以不是纯电阻电路,只能用功率公式P =IU 计算.所以C 选项正确,A 、B 、D 选项错误.12、解析:根据I U 图线的斜率表示电阻的倒数1R ,得:R 1R 2=tan30°tan60°=13.13、解析:电动机未启动时,通过灯泡电流为I =10 A , 电压U 1=12.5 V -10×0.05 V=12 V. 所以灯泡电阻为R =U 1I =1210Ω=1.2 Ω. 电动机启动时,灯泡两端的电压U 2=12.5 V -58×0.05 V=9.6 V.故车灯的电功率降低了ΔP =U 21R -U 22R=43.2 W.14、解析:根据电功率公式P =I 2R 可知,当电源电压不变时,接入的电阻越大,电功率越小,A 图中没有闭合回路,不符合题意;B 图中两个电阻串联,阻值最大,电功率最小,符合题意;C 图中只有电阻R 1工作,不符合题意;D 图中两电阻并联,阻值最小,电功率最大,不符合题意.15、解析:题中给出传感器电阻r ′的倒数与酒精气体浓度c 是正比关系,即1r ′=kc ,电压表示数U =R 0E r ′+R +R 0+r =R 0E1kc+R +R 0+r ,可以看出电压与酒精气体浓度的关系不是正比关系,但随浓度的增大而增大.故B 、D 选项正确,A 、C 选项错误.答案:BD16、解析:电流表是由电流表G 和电阻并联改装而成的,电压表是由电流表G 和电阻串联改装而成的,A 、B 选项错误;它们本身都有内阻,只是电流表的内阻一般很小,而电压表的内阻一般很大,C 选项正确;根据串并联电路的规律可知,电流表的内阻肯定比用来改装的电流表G 的内阻小,而电压表的内阻肯定比用来改装的电流表G 的内阻大,D 选项错误.答案:C17、解析:灯泡正常发光时两端的电压为4 V ,其中的电流为1 A .由闭合电路欧姆定律知电源内部电压为5 V ,干路中的电流为I =5 V/1 Ω=5 A ,所以最多能接5个灯泡,D 选项正确.答案:D18、解析:分析电路图可知,灯泡L 1和L 2串联再和L 3并联,电源的内阻不计,则灯泡L 3两端的电压U 3=3 V ,灯泡L 1和L 2规格相同,则两端电压U 1=U 2=1.5 V ,有图2读出对应的电流值,I 1=I 2=0.4 A ,I 3=0.5 A ,故A 选项错误;灯泡L 3的电阻R 3=U 3I 3=6 Ω,故B 选项错误;灯泡L 1和L 2消耗的电功率P 1=P 2=I 1U 1=0.60 W ,故C 选项正确,D 选项错误.答案:C 二、计算题19、解析:(1)分析物块A 的受力,受到重力、支持力和电场力作用,根据平衡条件得,qE =2mg sin37°,解得,E =2mg sin37°q =6mg5q. (2)初态物块B 静止,弹簧处于压缩状态,压缩量为x ,由平衡条件得kx =mg ,末态当物块C 刚要离开地面时,弹簧处于伸长状态,伸长量为x ′,由平衡条件得kx ′=mg ,则物块B 上升2x ,物块A 沿斜面下降2x ,初末状态的弹性势能相等,物块A 、B 速度大小相等,根据动能定理得,-mg ·2x +qE ·2x +2mg ·2x sin37°=123mv 2-0,解得物块B 的速度大小v =2g 15105mk.(3)物块A 滑上斜面粗糙部分,做匀减速直线运动,列牛顿第二定律关系式,2mg sin37°-qE - 2μmg cos37°=2ma ,解得a =μg cos37°=45μg ,运动时间t =v a =16μ105mk.答案:(1)6mg 5q (2)2g15105m k (3)16μ105mk20、解析:(1)正常工作时通过电动机的电流大小I =P U =66220A =0.3 A .(2)转化为内能的功率P 热=I 2r =0.32×20 W=1.8 W.转化为机械能的功率P 机=P -P 热=(66-1.8) W =64.2 W.电动机的效率 η=P 机P ×100%=64.266×100%≈97.3%. (3)当电风扇不转动时,电能全部转化为内能,电动机相当于纯电阻用电器.I ′=U r =22020A =11 A ,电动机消耗的功率P ′等于其发热功率P 热′,所以P ′=P 热′=U 2/r =(2202/20) W =2 420 W.此时电动机可能会被烧毁.21、解析:(1)S 断开时,由P =I 20r ,得:I 0=P r =251A =5 A 由闭合电路欧姆定律得: E =I 0(R 1+r )=5×(19+1) V =100 V(2)S 闭合后,内电压U 1=Ir =12.6×1 V=12.6 V 故电路的路端电压:U 2=E -U 1=(100-12.6)V =87.4 V通过电炉的电流:I 1=U 2R 1=87.419A =4.6 A通过电动机的电流:I 2=I -I 1=(12.6-4.6)A =8.0 A 电动机消耗的热功率:P 1=I 22R 2=8.02×2 W=128 W 输送给电动机的电动率:P 2=U 2I 2=87.4×8 W=699.2 W 故电动机输出的机械功率:P 3=P 2-P 1=(699.2-128)W =571.2 W22、q U L s mv s mLv qUm cm cm 002002212405104055=→==⨯=<-..s L 0<∴粒子经电场减速不能到达B 极板,则粒子未到达B 极板时,速度已减为零,然后在电场力作用下,返回做匀加速直线运动粒子在平行板电容器间的匀强电场中做类似竖直上抛运动,当粒子做减速运动,速度大小为12 m/s 时,设粒子位移s ,则有:1212202mv mv q U Ls t -=-⋅ 得s mL v v qUcm t =-=().0222225粒子速度达到零后反向加速度大小为12 m/s ,所经过路程为:s s s s s s cm cm cm '()...=+-=-=⨯-=00022405225585∴s 应有两解 s cm =225.或s cm '.=585。