【題目】靜電場有很多性質(zhì),其中之一就是電場力做功只與電荷運(yùn)動(dòng)的初末位置有關(guān),與運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。

(1)如圖1所示,電子以初速度v0沿平行于板面的方向從A點(diǎn)射入偏轉(zhuǎn)電場,并從另一側(cè)的C點(diǎn)射出。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e。偏轉(zhuǎn)電場可勻強(qiáng)電場,極板間電壓為U,極板長度為L,板間距為d。忽略電子所受重力,求電子通過偏轉(zhuǎn)電場的過程中,沿垂直板面方向偏移的距離y電場力對(duì)電子所做的功W;

(2)在原有電場區(qū)域加一個(gè)垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場,如圖2所示。使另一電子以初速度v0沿平行于板面的方向也從A點(diǎn)射入,在電場和磁場的共同作用下,電子經(jīng)過一段復(fù)雜的路徑后仍從另一側(cè)的C點(diǎn)射出。求此過程中電場力對(duì)電子所做的功W電子經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度大小vc

3同學(xué)認(rèn)為在兩個(gè)帶電導(dǎo)體之間可以存在如圖3所示的靜電場,它的電場線相互平行,但間距不等。請你結(jié)合靜電場的基本性質(zhì),判斷這種電場是否存在,并分析論證。

【答案】123)這種電場不可能存在

【解析】1)電子在垂直于板面方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

平行板面方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) L = v0t

根據(jù)牛頓第二定律 Ee = ma

在勻強(qiáng)電場中 U = Ed

聯(lián)立以上各式解得

根據(jù)動(dòng)能定理

解得

2)電場力做功與路徑無關(guān),所以

根據(jù)動(dòng)能定理

解得

3)這種電場不可能存在。

如圖1所示,粒子沿兩個(gè)不同的路徑,從ab,和從acdb,電場力做功不相同,即電場力做功與路徑有關(guān),違背了靜電場的基本性質(zhì),所以這樣的電場不可能存在。

或:如果存在這樣的電場,根據(jù)等勢面的特點(diǎn),它的等勢面ac、bd應(yīng)該如圖2所示,a、b兩點(diǎn)的電勢差Uab應(yīng)該等于c、d兩點(diǎn)的電勢差Ucd,即Uab=Ucd。從圖中可以看出,a、b兩點(diǎn)的距離等于c、d兩點(diǎn)的距離,ab處的場強(qiáng)大于cd處的場強(qiáng)。根據(jù)U=Ed,可得Uab>Ucd。所以這樣的電場不可能存在。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】線圈在勻強(qiáng)磁場中繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生交變電流,其電動(dòng)勢的最大值與下列因素中的哪個(gè)無關(guān)

A. 線圈的轉(zhuǎn)速 B. 導(dǎo)線的粗細(xì) C. 線圈的匝數(shù) D. 磁場的強(qiáng)弱

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)利用如圖所示的電路可以測量多個(gè)物理量。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:

兩個(gè)相同的待測電源(內(nèi)阻 ),電阻箱R1(最大阻值為999.9Ω),電阻箱R2(最大阻值為999.9Ω),

電壓表V(內(nèi)阻約為2kΩ),電流表A(內(nèi)阻約為2Ω),靈敏電流計(jì)G,兩個(gè)開關(guān)S1、S2。

主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①按圖連接好電路,調(diào)節(jié)電阻箱R1R2至最大,閉合開關(guān)S1S2,再反復(fù)調(diào)節(jié)R1R2,使電流計(jì)G的示數(shù)為0,讀出電流表A、電壓表V、電阻箱R1、電阻箱R2的示數(shù)分別為I1、U1、r1、r2;

②反復(fù)調(diào)節(jié)電阻箱R1R2(與①中的電阻值不同),使電流計(jì)G的示數(shù)為0,讀出電流表A、電壓表

V的示數(shù)分別為I2、U2

回答下列問題:

(1)電流計(jì)G的示數(shù)為0時(shí),電路中AB兩點(diǎn)的電勢的關(guān)系為___________;

(2)電壓表的內(nèi)阻為_______,電流表的內(nèi)阻為________;

(3)電源的電動(dòng)勢E________,內(nèi)阻r_________。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是( )

A. 天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu).

B. 、三種射線, 射線的穿透力最強(qiáng)

C. 衰變成要經(jīng)過6次衰變和8次衰變

D. 自由核子組成原子核時(shí),其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平面上有兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MNPQ,兩導(dǎo)軌間距為l =0.40m,電阻均可忽略不計(jì)。在MP之間接有阻值為R = 0.40Ω的定值電阻,導(dǎo)體桿ab質(zhì)量為m=0.10kg、電阻r = 0.10Ω,并與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B = 0.50T的勻強(qiáng)磁場中。導(dǎo)體桿ab在水平向右的拉力F作用下,沿導(dǎo)軌做速度v = 2.0m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)。求:

(1)通過電阻R的電流I的大小及方向;

(2)拉力F的大;

(3)撤去拉力F后,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干種不同頻率的光,下列說法正確的是( )

A. 這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光

B. n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光波長最短

C. n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子頻率最大

D. n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】xOy坐標(biāo)系的、象限有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,在x軸上A點(diǎn)(L,0)同時(shí)以相同速率v沿不同方向發(fā)出a、b兩個(gè)相同帶電粒子(粒子重力不計(jì)),其中a沿平行+y方向發(fā)射,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,均先后到達(dá)y軸上的B點(diǎn)(0 L),則兩個(gè)粒子到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)間差為( 。

A. B.

C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列物理學(xué)史中人物關(guān)系正確的是(  )

A. 哥白尼認(rèn)為地球是宇宙的中心 B. 牛頓測量出來引力常量

C. 卡文迪許發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律 D. 開普勒揭示了行星繞太陽的軌道是橢圓的

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一圓心為O、半徑為R的圓中有兩條互相垂直的直徑ACBD,電荷量均為Q的正、負(fù)點(diǎn)電荷放在圓周上,它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱,+QO點(diǎn)的連線與OC間的夾角為60°,兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線與AC的交點(diǎn)為P.下列說法中正確的是(

A. P點(diǎn)的場強(qiáng)為0

B. A點(diǎn)電勢低于C點(diǎn)電勢

C. 點(diǎn)電荷+qO點(diǎn)所受電場力與C點(diǎn)不同

D. 點(diǎn)電荷﹣qB點(diǎn)具有的電勢能小于在D點(diǎn)具有的電勢能

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