1 . 类比法是研究物理问题的常用方法。
(1)如图甲所示为一个电荷量为的点电荷形成的电场,静电力常量为,有一电荷量为的试探电荷放入场中,与场源电荷相距为。根据电场强度的定义式,推导:试探电荷所在处的电场强度的表达式;
(2)场是物理学中重要的概念,除了电场和磁场外,还有引力场,物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的。忽略地球自转影响,地球表面附近的引力场也叫重力场。已知地球质量为,半径为,引力常量为G。请类比电场强度的定义方法,定义距离地球球心为处的引力场强度,并说明两种场的共同点;
(3)微观世界的运动和宏观运动往往遵循相同的规律,根据玻尔的氢原子模型,电子的运动可以看成是经典力学描述下的轨道运动,如图乙。原子中的电子在原子核的库仑引力作用下,绕静止的原子核做匀速圆周运动。这与天体运动规律相似,天体运动轨道能量为动能和势能之和。已知氢原子核(即质子)电荷量为,核外电子质量为,带电量为,电子绕核运动的轨道半径为,静电力常量为。若规定离核无限远处的电势能为零,电子在轨道半径为处的电势能为,求电子绕原子核运动的系统总能量(包含电子的动能与电势能)。
(1)如图甲所示为一个电荷量为的点电荷形成的电场,静电力常量为,有一电荷量为的试探电荷放入场中,与场源电荷相距为。根据电场强度的定义式,推导:试探电荷所在处的电场强度的表达式;
(2)场是物理学中重要的概念,除了电场和磁场外,还有引力场,物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的。忽略地球自转影响,地球表面附近的引力场也叫重力场。已知地球质量为,半径为,引力常量为G。请类比电场强度的定义方法,定义距离地球球心为处的引力场强度,并说明两种场的共同点;
(3)微观世界的运动和宏观运动往往遵循相同的规律,根据玻尔的氢原子模型,电子的运动可以看成是经典力学描述下的轨道运动,如图乙。原子中的电子在原子核的库仑引力作用下,绕静止的原子核做匀速圆周运动。这与天体运动规律相似,天体运动轨道能量为动能和势能之和。已知氢原子核(即质子)电荷量为,核外电子质量为,带电量为,电子绕核运动的轨道半径为,静电力常量为。若规定离核无限远处的电势能为零,电子在轨道半径为处的电势能为,求电子绕原子核运动的系统总能量(包含电子的动能与电势能)。
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2 . 下列物理量中,属于矢量且单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是( )
A.磁通量 | B.磁感应强度 |
C.电场强度 | D.自感系数 |
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3 . 如图1所示,一质量为m、电荷量为q的正电荷从a点由静止释放,仅在电场力的作用下沿直线abc运动,其v-t图像如图2所示。已知正电荷在b点处速率为,斜率最大,最大值为k,在c点处的速率为v,斜率为0,则下列说法正确的是( )
A.该正电荷在从a到c的运动过程中,电势能先减小后增大 |
B.b点的电场强度大小为,方向由b指向c |
C.ab之间的电势差 |
D.从a到c电势逐渐升高,c点的电势最大 |
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4 . 下列物理量中,属于矢量且单位用基本单位表示正确的是( )
A.磁通量 | B.磁感应强度 |
C.电场强度 | D.自感系数 |
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5 . 空间中有水平方向上的匀强电场,一质量为m、带电荷量为q的微粒在竖直平面内运动,其电势能和重力势能随时间的变化如图所示,则该微粒( )
A.一定带正电 |
B.0~3s内静电力做的功为-9J |
C.运动过程中动能不变 |
D.0~3s内除静电力和重力外所受其他力对微粒做的功为12J |
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6 . 如图甲所示的重力场中重力做功与重力势能的变化,可类比如图乙所示匀强电场中电场力做功与电势能的变化,下列说法正确的是( )
A.对于电场强度,E与F,q均无关系,对重力加速度,g与G,m均有关系 |
B.由甲、乙图可知,重力做功与路径无关,电场力做功与路径有关 |
C.用电场力做功来定义电势差,同理可用重力做功来定义高度差 |
D.重力做正功时重力势能减小,电场力做负功时电势能可能减小 |
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7 . 真空中有一平行板电容器,所带电量为,两板间距为10cm,所加电压为1000V,两板间无介质。已知电容的计算公式为,静电力常量。则( )
A.两板间的引力大小为 |
B.两板间的引力大小为 |
C.两板间的正对面积为1.13 |
D.该电容器的电容为10μF |
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8 . 如图所示,真空中固定两个等量异种点电荷A、B,其连线中点为O,其中A带正电。 在A、B所形成的电场中,以O点为圆心、半径为R的圆面垂直于AB,以O为几何中心、边长为2R的正方形abcd平面垂直于圆面且与AB共面,两平面边线交点分别为e、f,g为圆面边缘上一点。 下列说法正确的是( )
A.e、f、g三点e点电势高 |
B.a、b、c、d四点电场强度相同 |
C.将一负试探电荷沿ab边从a移动到b过程中,试探电荷的电势能先减小后增大 |
D.将一正试探电荷沿线段eOf从e移动到f过程中,试探电荷受到的电场力先减小后增大 |
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9 . 竖直平面内有一匀强电场,以水平向右为正方向建立x轴,x轴上各点电势的变化规律如图所示。将一带正电的小球从原点O无初速释放,小球沿x轴运动,经0.4s到达x=6dm处。已知小球的质量为,,则( )
A.匀强电场的场强大小为24V/m |
B.小球所带电荷量为 |
C.电场强度方向沿x轴正方向 |
D.小球运动到x=6dm处的电势能为 |
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10 . 物理思想方法是物理学科素养的重要内容,可帮助我们提升思维水平,形成综合能力. 下列有关思想方法说法正确的是( )
A.卡文迪许利用扭秤测量万有引力常量用到了微元法的思想 |
B.合力、分力等概念的建立体现了等效替代的思想 |
C.加速度公式与功率公式都采用了比值定义法 |
D.点电荷、电场都是抓住主要因素忽略次要因素建立的理想化模型 |
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