第6讲 电场和磁场的基本性质
一、单项选择题
1.如图是静电喷漆的工作原理图。工作时,喷枪部分接高压电源负极,工件接正极,喷枪的端部与工件之间就形成静电场,从喷枪喷出的涂料微粒在电场中运动到工件,并被吸附在工件表面。图中画出了部分微粒的运动轨迹,设微粒被喷出后只受静电力作用,则( )
A.微粒的运动轨迹显示的是电场线的分布情况 B.微粒向工件运动的过程中所受电场力先减小后增大 C.在向工件运动的过程中,微粒的动能逐渐减小 D.在向工件运动的过程中,微粒的电势能逐渐增大
答案 B 微粒的运动轨迹是曲线时与电场线一定不重合,A错误。由场强叠加原理可知,距离两个电极越近的位置,电场强度越大,所以微粒在向工件运动的过程中所受电场力先减小后增大,B正确。在微粒向工件运动的过程中,电场力做正功,电势能减少;只有电场力做功,即合力做正功,微粒的动能增加,C、D错误。 2.(2019河北承德模拟)利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度B的大小。用绝缘轻质丝线把底部长为L、电阻为R、质量为m的U形线框固定在力敏传感器的挂钩上,并用轻质导线连接线框与电源,导线的电阻忽略不计。当有拉力F作用于力敏传感器的挂钩上时,拉力显示器可以直接显示力敏传感器所受的拉力。当线框接入恒定电压为E1时,拉力显示器的示数为F1;接入恒定电压为E2时(电流方向与电压为E1时相反),拉力显示器的示数为F2。已知F1>F2,则磁感应强度B的大小为( )
A.B=??(??1-??2) B.B=??(??1+??2)
1
2
1
2
??(??-??)??(??-??)
C.B=??(??1-??2) 1
2
??(??+??)
D.B=??(??1+??2) 1
2
??(??+??)
答案 B 当线框接入恒定电压为E1时,拉力显示器的示数为F1,则F1=mg+B??1L;接入恒定电压为E2时(电流方向与电压为E1时相反),拉力显示器的示数为F2,则F2=mg-B??2L;联立解得B=??(??1+??2),选项B正确。
1
2
??
????(??-??)
3.如图所示,三根长为L通有电流的直导线在空间构成等边三角形,电流的方向均垂直纸面向里。电流大小均为I,其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0,导线C位于水平面,处于静止状态,则导线C受到的静摩擦力为( )
A.√3B0IL,水平向左
√3B.√3B0IL,水平向右
√3C.2B0IL,水平向左 D.2B0IL,水平向右
答案 B 根据安培定则,A电流在C处产生的磁场方向垂直于AC,B电流在C处产生的磁场方向垂直于BC,如图所示。根据平行四边形定则及几何知识可知,合磁场的方向竖直向下,与AB边平行,合磁感应强度的大小B=2B0 cos 30°=√3B0,由公式F=BIL得,导线C所受安培力大小F=√3B0IL,根据左手定则,导线C所受安培力方向水平向左,因导线C位于水平面处于静止状态,由平衡条件知,导线C受到的静摩擦力方向为水平向右,故B正确。
4.(2019河南安阳模拟)如图甲所示,x轴上固定两个点电荷Q1、Q2(Q2位于坐标原点O),其上有M、N、P三点,间距MN=NP。Q1、Q2在x轴上产生的电势φ随x变化的关系如图乙。则( )
A.M点场强大小为零 B.N点场强大小为零
C.M、N之间电场方向沿x轴负方向
D.一正试探电荷从P移到M过程中,电场力做功|WPN|=|WNM|
答案 B φ-x图线的切线斜率表示电场强度的大小,则N点场强为零,M点场强不为零,故A错误,B正确;M点电势为零,N点电势小于零,因沿电场线方向电势降低,故在MN间电场方向沿x轴正方向,故C错误;设正电荷电荷量为q,由题图可知,UMN>UNP,故电场力做功|WPN|=|qUPN|=|q(φP-φN)|<|q(φN-φM)|=|WNM|,选项D错误。
5.(2019江西八校模拟)如图所示,一均匀带正电的无限长绝缘细杆水平放置,细杆正上方有A、B、C三点,三点均与细杆在同一竖直平面内,且三点到细杆的距离满足rA=rB A.A、B、C三点电势φA=φB<φC B.将一正电荷从A点移到C点,电荷电势能一定增加 C.三点中,只有A、B两点电场强度方向相同 D.在A点,若电子(不计重力)以一垂直于纸面向外的速度飞出,电子可能做匀速圆周运动 答案 D 细杆外各点电场强度方向都垂直无限长绝缘细杆向外,所以A、B所在直线为等势线,且φA=φB>φC,A、B、C三点电场强度方向相同,故A、C错误;将一正电荷从A点移到C点,电场力做正功,电势能减小,故B错误;在A点,若电子(不计重力)以一垂直于纸面向外的速度飞出,当速度大小满足eEA=m??时,电子做匀速圆 ?? ??2 周运动,故D正确。 6.如图所示,三角形ABC为正三角形,在A、B两点分别放有异种点电荷,结果在C点产生的合场强大小为E,方向与CB边夹角θ=30°,CD是AB边的垂线,D为垂足,则下列说法正确的是( ) A.A处电荷带负电,B处电荷带正电 B.A处电荷的电荷量是B处电荷的2倍 C.撤去B处的电荷,C处的电场强度大小为2E D.将一正点电荷从C点沿虚线移到D点,电势能一直减小 答案 D 由于C处的场强是由A、B两处的点电荷产生的场强叠加而成的,可以判断A处电荷带正电,B处电荷带负电,A项错误;设正三角形的边长为L,由几何关系 ??可知,A、B处电荷在C处产生的场强大小分别为k??2=3E,k2= √3??√3?? ???? 2√3E,可知3 qA=2qB,B项 1 错误;由以上分析可知,撤去B处的电荷,C处的场强由A处的电荷产生,大小为 √33 E,C项错误;由题可知,D处的场强方向水平向右,因此带正电的点电荷从C点沿题 图中虚线向D处移动的过程中,电场力与运动方向的夹角小于90°,电场力一直做正功,电势能一直减小,D项正确。 7.(2019陕西宝鸡模拟)A、B为两等量异种点电荷,图中水平虚线为A、B连线的中垂线。现将另两个等量异种的试探电荷a、b,用绝缘细杆连接后从无穷远处沿中垂线平移到A、B的连线,平移过程中两试探电荷位置始终关于中垂线对称,若规定离A、B无穷远处电势为零,则下列说法中正确的是( ) A.在A、B的连线上a所处的位置电势φa<0 B.a、b整体在A、B连线处具有的电势能Ep>0 C.整个移动过程中,静电力对a做正功
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