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1、分層規(guī)范快練(二十三) 電場的能的性質(zhì)
[雙基過關(guān)練]
1.[2016·全國卷Ⅲ]關(guān)于靜電場的等勢面,下列說法正確的是( )
A.兩個電勢不同的等勢面可能相交
B.電場線與等勢面處處相互垂直
C.同一等勢面上各點電場強度一定相等
D.將一負的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面,電場力做正功
解析:在靜電場中,兩個電勢不同的等勢面不會相交,選項A錯誤;電場線與等勢面一定相互垂直,選項B正確;同一等勢面上的電場強度可能相等,也可能不相等,選項C錯誤;電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,移動負試探電荷時,電場力做負功,選項D錯誤.
答案:B
2.一個帶正電
2、的質(zhì)點,電荷量q=2.0×10-9 C,在靜電場中由a點移動到b點.在這過程中除靜電力外,其他力做的功為6.0×10-5 J,質(zhì)點的動能增加了8.0×10-5 J,則a、b兩點間的電勢差Uab為( )
A.1×104 V B.-1×104 V
C.4×104 V D.-7×104 V
解析:根據(jù)動能定理得Wab+6.0×10-5J=8.0×10-5J,則Wab=8.0×10-5J-6.0×10-5J=2.0×10-5J.由UAB=得Uab=V=1×104 V,選項A正確.
答案:A
3.[2019·浙江溫州十五校聯(lián)考]有一空間分布的電場,如圖所示為其中一條電場線,A、B
3、、C為電場線上的三點,箭頭方向為各點的切線方向,則下列說法正確的是( )
A.A點的場強不可能小于C點的場強
B.A、B、C三點的切線方向為試探電荷在該位置的受力方向
C.正點電荷從A點沿電場線運動到C點,電勢能減小
D.正點電荷僅受電場力作用由A處靜止釋放后將沿該電場線運動
解析:電場線的疏密表示場強的大小,而一條電場線無法判斷電場線的分布情況,又不知道是何種電荷產(chǎn)生的電場,則無法比較場強的大小,所以A點的場強可能小于C點的場強,故A錯誤;據(jù)場強方向的規(guī)定,正電荷在某點所受電場力的方向與該點場強方向相同,若為負電荷,則與該點場強方向相反,故B錯誤;正點電荷從A點沿電場線運動到C點
4、,電場力做正功,電勢能減小,故C正確;正點電荷僅受電場力作用由A處靜止釋放,該電荷所受的電場力是變力,與電場線相切,據(jù)曲線運動的條件可知該電荷并不能沿電場線運動,故D錯誤.
答案:C
4.
如圖所示,電場中某一水平方向的電場線上有a、b、c三點,c點為ab的中點.a(chǎn)、b兩點的電勢分別為φa=5 V、φb=3 V.下列敘述正確的是( )
A.c點的電勢一定為4 V
B.a(chǎn)點的場強Ea一定大于b點的場強Eb
C.一正電荷從c點運動到b點,電勢能一定減少
D.一正電荷運動到c點時受到的電場力由c指向a
解析:只有一條電場線,此處電場并不一定是勻強電場,故A、B錯誤;由電勢高低情
5、況可知,電場強度方向為由a指向b,故正電荷所受的電場力方向由c指向b,D錯誤;正電荷由c點運動到b點,電場力做正功,電勢能減少,故C正確.
答案:C
5.(多選)如圖甲,直線MN表示某電場中一條電場線,a、b是線上的兩點,將一帶負電荷的粒子從a點處由靜止釋放,粒子從a運動到b過程中的v -t圖線如圖乙所示,設(shè)a、b兩點的電勢分別為φa、φb,場強大小分別為Ea、Eb,粒子在a、b兩點的電勢能分別為Wa、Wb,不計重力,則有( )
A.φa>φb B.Ea>Eb
C.EaEpb
解析:電場線為直線,帶負電的粒子僅在電場力的作用下由靜止釋放,那么一定沿著電場
6、力的方向運動,故電場強度的方向向左,b點的電勢高,選項A錯誤;由v-t圖象的斜率表示粒子運動的加速度可知粒子運動的加速度越來越小,故b點的場強小,Ea>Eb,選項B正確、C錯誤;電場力做正功,電勢能減少,選項D正確.
答案:BD
6.[2019·山東濱州模擬](多選)真空中某靜電場,虛線表示等勢面,各等勢面電勢的值如圖所示.一帶電粒子只在電場力的作用下,沿圖中的實線從A經(jīng)過B運動到C,B、C兩點位于同一等勢面上,則以下說法正確的是( )
A.帶電粒子在A點的電勢能小于在C點的電勢能
B.A點電場強度大于B點電場強度
C.帶電粒子從A經(jīng)過B運動到C的過程中動能先增大再減小
D.
7、帶電粒子從A到C電場力所做的功等于從A到B電場力做的功
解析:由運動軌跡可知,帶電粒子帶負電,負電荷在電勢低處電勢能大,所以帶電粒子在A點的電勢能小于在C點的電勢能,A正確;對于等差等勢面,等勢面密處電場強度大,所以A點電場強度小于B點電場強度,B錯誤;帶電粒子從A經(jīng)過B運動到C的過程中電場力先做負功后做正功,動能先減小再增大,C錯誤;因為B、C兩點電勢相等,所以帶電粒子從A到C電場力所做的功等于從A到B電場力做的功,D正確.
答案:AD
7.[2019·山東濰坊市一模]如圖所示,勻強電場的方向平行于xOy坐標系平面,其中坐標原點O處的電勢為2 V,a點的坐標為(0 cm,4 cm)
8、,電勢為8 V,b點的坐標為(3 cm,0 cm),電勢為8 V,則電場強度的大小為( )
A.250 V/m B.200 V/m
C.150 V/m D.120 V/m
解析:由題意可知a、b兩點的電勢相等,則ab為一條等勢線,又O點電勢為2 V,則知勻強電場的場強方向垂直于ab指向左下方.過O點作ab的垂線交ab于c點,由幾何關(guān)系得:tan∠b=,得∠b=53°
Oc=Ob·sin∠b=0.03 m×sin53°=2.4×10-2 m
c、O間的電勢差U=8 V-2 V=6 V
則電場強度大小E==250 V/m,故A正確.
答案:A
8.[2019·山西
9、晉中調(diào)研]如圖所示,真空中有直角坐標系:xOy,在x軸上固定著關(guān)于O點對稱的等量異種點電荷+Q和-Q,C是y軸上的一個點,D是x軸上的一個點,DE連線垂直于x軸.下列說法中正確的是( )
A.D、E兩點場強大小相等
B.D點電勢比E點電勢低
C.將正電荷由O移至C電勢能減少
D.將正電荷由O移至D和由C移至E電勢能變化相等
解析:由等量異種點電荷+Q和-Q特點可知D、E兩點場強大小不相等,故A錯誤;由于D點靠近負電荷,所以D點電勢比E點電勢低,故B正確;O、C兩點電勢相等,將正電荷由O移至C電場力不做功,電勢能不變,故C錯誤;由于D點電勢比E點電勢低,所以正電荷由O移至D和由C移至
10、E電勢能變化不相等,故D錯誤.
答案:B
9.[2019·泰安一模]如圖所示,+Q為固定的正點電荷,虛線圓是其一條等勢線.兩電荷量相同、但質(zhì)量不相等的粒子,分別從同一點A以相同的速度v0射入,軌跡如圖中曲線,B、C為兩曲線與圓的交點.a(chǎn)B、aC表示兩粒子經(jīng)過B、C時的加速度大小,vB、vC表示兩粒子經(jīng)過B、C時的速度大?。挥嬃W又亓?,以下判斷正確的是( )
A.a(chǎn)B=aC vB=vC B.a(chǎn)B>aC vB=vC
C.a(chǎn)B>aC vBvC
解析:庫侖力F=,兩粒子在B、C兩點受的庫侖力大小相同,根據(jù)粒子的運動軌跡可知aB>aC,a=,解得mB
11、
12、點電勢為-
解析:根據(jù)題目意思:克服摩擦力做功Wf=Ek=FfL,克服電場力做功W電克=Ek=EqL,所以摩擦力是電場力的,即A項錯誤;而W電克=ΔEpAB增=EpB,所以EpB=Ek,B項正確;由于從B點返回A點過程中,摩擦力繼續(xù)做負功,所以C項錯誤;A點電勢為零,所以B點電勢應該是φB==,即D項錯誤.
答案:B
11.如圖所示,正電荷Q固定于O點,在M、N兩點各有一個帶電荷量分別為qM、qN(qM
13、、aN,qM、qN距離O點最近的距離分別為rM、rN,分別從M、N點出發(fā)到距離O點最近的過程中,qM、qN克服電場力做功分別為WM、WN,僅考慮Q對點電荷qM、qN的電場力作用,下列判斷正確的是( )
A.a(chǎn)M>aN B.rM>rN
C.rM=rN D.WM=WN
解析:根據(jù)庫侖定律可知,在距離相等時,帶電荷量較大的點電荷qN所受的庫侖力較大,由牛頓第二定律可知qN剛開始運動時的加速度較大,即aN>aM,選項A錯誤;由于兩個點電荷的初動能相同,根據(jù)動能定理,分別
從M、N點出發(fā)到距離O點最近的過程中,qM、qN克服電場力做功相同,即WM=WN,選項D正確;由于qM、qN克服
14、電場力做功相同,而qN所受的庫侖力較大,所以qN運動的距離較小,qN距離O點最近的距離較大,即rM
15、半徑的最大值.
解析:(1)由于電場力方向沿豎直方向,小球在水平軌道上運動時,速度與電場力方向垂直
所以電場力在水平軌道上部做功,小球做勻速直線運動,故到達A點時的速度為6 m/s.
從A到B過程中,重力和電場力都做負功,故根據(jù)動能定理可得-mg·2R-FE·2R=mv-mv,根據(jù)牛頓第二定律可得在B點FE+mg+FN=m,解得FN=210 N,
根據(jù)牛頓第三定律可得小球?qū)壍赖膲毫?10 N.
(2)小球恰好能通過最高點B時,小球與軌道間沒有相互作用力,重力與電場力的合力完全充當向心力
故有mg+FE=m
從A到B過程中,重力和電場力都做負功,故根據(jù)動能定理可得-mg·2Rmax-FE·2Rmax=mv-mv,解得Rmax=0.2 m.
答案:(1)210 N (2)0.2
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