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分層規(guī)范快練(二十三) 電場(chǎng)的能的性質(zhì)
[雙基過關(guān)練]
1.[2016全國(guó)卷Ⅲ]關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面,下列說法正確的是( )
A.兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交
B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直
C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等
D.將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面,電場(chǎng)力做正功
解析:在靜電場(chǎng)中,兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面不會(huì)相交,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線與等勢(shì)面一定相互垂直,選項(xiàng)B正確;同一等勢(shì)面上的電場(chǎng)強(qiáng)度可能相等,也可能不相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,移動(dòng)負(fù)試探電荷時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案:B
2.一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn),電荷量q=2.010-9 C,在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn).在這過程中除靜電力外,其他力做的功為6.010-5 J,質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.010-5 J,則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為( )
A.1104 V B.-1104 V
C.4104 V D.-7104 V
解析:根據(jù)動(dòng)能定理得Wab+6.010-5J=8.010-5J,則Wab=8.010-5J-6.010-5J=2.010-5J.由UAB=得Uab=V=1104 V,選項(xiàng)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(chǎng),如圖所示為其中一條電場(chǎng)線,A、B、C為電場(chǎng)線上的三點(diǎn),箭頭方向?yàn)楦鼽c(diǎn)的切線方向,則下列說法正確的是( )
A.A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不可能小于C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)
B.A、B、C三點(diǎn)的切線方向?yàn)樵囂诫姾稍谠撐恢玫氖芰Ψ较?
C.正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),電勢(shì)能減小
D.正點(diǎn)電荷僅受電場(chǎng)力作用由A處?kù)o止釋放后將沿該電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)
解析:電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小,而一條電場(chǎng)線無法判斷電場(chǎng)線的分布情況,又不知道是何種電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),則無法比較場(chǎng)強(qiáng)的大小,所以A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)可能小于C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),故A錯(cuò)誤;據(jù)場(chǎng)強(qiáng)方向的規(guī)定,正電荷在某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同,若為負(fù)電荷,則與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相反,故B錯(cuò)誤;正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,故C正確;正點(diǎn)電荷僅受電場(chǎng)力作用由A處?kù)o止釋放,該電荷所受的電場(chǎng)力是變力,與電場(chǎng)線相切,據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知該電荷并不能沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤.
答案:C
4.
如圖所示,電場(chǎng)中某一水平方向的電場(chǎng)線上有a、b、c三點(diǎn),c點(diǎn)為ab的中點(diǎn).a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa=5 V、φb=3 V.下列敘述正確的是( )
A.c點(diǎn)的電勢(shì)一定為4 V
B.a(chǎn)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)Ea一定大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)Eb
C.一正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),電勢(shì)能一定減少
D.一正電荷運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力由c指向a
解析:只有一條電場(chǎng)線,此處電場(chǎng)并不一定是勻強(qiáng)電場(chǎng),故A、B錯(cuò)誤;由電勢(shì)高低情況可知,電場(chǎng)強(qiáng)度方向?yàn)橛蒩指向b,故正電荷所受的電場(chǎng)力方向由c指向b,D錯(cuò)誤;正電荷由c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,故C正確.
答案:C
5.(多選)如圖甲,直線MN表示某電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線,a、b是線上的兩點(diǎn),將一帶負(fù)電荷的粒子從a點(diǎn)處由靜止釋放,粒子從a運(yùn)動(dòng)到b過程中的v -t圖線如圖乙所示,設(shè)a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa、φb,場(chǎng)強(qiáng)大小分別為Ea、Eb,粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能分別為Wa、Wb,不計(jì)重力,則有( )
A.φa>φb B.Ea>Eb
C.Ea
Epb
解析:電場(chǎng)線為直線,帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力的作用下由靜止釋放,那么一定沿著電場(chǎng)力的方向運(yùn)動(dòng),故電場(chǎng)強(qiáng)度的方向向左,b點(diǎn)的電勢(shì)高,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由v-t圖象的斜率表示粒子運(yùn)動(dòng)的加速度可知粒子運(yùn)動(dòng)的加速度越來越小,故b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小,Ea>Eb,選項(xiàng)B正確、C錯(cuò)誤;電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,選項(xiàng)D正確.
答案:BD
6.[2019山東濱州模擬](多選)真空中某靜電場(chǎng),虛線表示等勢(shì)面,各等勢(shì)面電勢(shì)的值如圖所示.一帶電粒子只在電場(chǎng)力的作用下,沿圖中的實(shí)線從A經(jīng)過B運(yùn)動(dòng)到C,B、C兩點(diǎn)位于同一等勢(shì)面上,則以下說法正確的是( )
A.帶電粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在C點(diǎn)的電勢(shì)能
B.A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度
C.帶電粒子從A經(jīng)過B運(yùn)動(dòng)到C的過程中動(dòng)能先增大再減小
D.帶電粒子從A到C電場(chǎng)力所做的功等于從A到B電場(chǎng)力做的功
解析:由運(yùn)動(dòng)軌跡可知,帶電粒子帶負(fù)電,負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大,所以帶電粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在C點(diǎn)的電勢(shì)能,A正確;對(duì)于等差等勢(shì)面,等勢(shì)面密處電場(chǎng)強(qiáng)度大,所以A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度,B錯(cuò)誤;帶電粒子從A經(jīng)過B運(yùn)動(dòng)到C的過程中電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功,動(dòng)能先減小再增大,C錯(cuò)誤;因?yàn)锽、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等,所以帶電粒子從A到C電場(chǎng)力所做的功等于從A到B電場(chǎng)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(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy坐標(biāo)系平面,其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為2 V,a點(diǎn)的坐標(biāo)為(0 cm,4 cm),電勢(shì)為8 V,b點(diǎn)的坐標(biāo)為(3 cm,0 cm),電勢(shì)為8 V,則電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)的電勢(shì)相等,則ab為一條等勢(shì)線,又O點(diǎn)電勢(shì)為2 V,則知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向垂直于ab指向左下方.過O點(diǎn)作ab的垂線交ab于c點(diǎn),由幾何關(guān)系得:tan∠b=,得∠b=53
Oc=Obsin∠b=0.03 msin53=2.410-2 m
c、O間的電勢(shì)差U=8 V-2 V=6 V
則電場(chǎng)強(qiáng)度大小E==250 V/m,故A正確.
答案:A
8.[2019山西晉中調(diào)研]如圖所示,真空中有直角坐標(biāo)系:xOy,在x軸上固定著關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q,C是y軸上的一個(gè)點(diǎn),D是x軸上的一個(gè)點(diǎn),DE連線垂直于x軸.下列說法中正確的是( )
A.D、E兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等
B.D點(diǎn)電勢(shì)比E點(diǎn)電勢(shì)低
C.將正電荷由O移至C電勢(shì)能減少
D.將正電荷由O移至D和由C移至E電勢(shì)能變化相等
解析:由等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q特點(diǎn)可知D、E兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小不相等,故A錯(cuò)誤;由于D點(diǎn)靠近負(fù)電荷,所以D點(diǎn)電勢(shì)比E點(diǎn)電勢(shì)低,故B正確;O、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等,將正電荷由O移至C電場(chǎng)力不做功,電勢(shì)能不變,故C錯(cuò)誤;由于D點(diǎn)電勢(shì)比E點(diǎn)電勢(shì)低,所以正電荷由O移至D和由C移至E電勢(shì)能變化不相等,故D錯(cuò)誤.
答案:B
9.[2019泰安一模]如圖所示,+Q為固定的正點(diǎn)電荷,虛線圓是其一條等勢(shì)線.兩電荷量相同、但質(zhì)量不相等的粒子,分別從同一點(diǎn)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(diǎn).a(chǎn)B、aC表示兩粒子經(jīng)過B、C時(shí)的加速度大小,vB、vC表示兩粒子經(jīng)過B、C時(shí)的速度大小.不計(jì)粒子重力,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(kù)侖力F=,兩粒子在B、C兩點(diǎn)受的庫(kù)侖力大小相同,根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知aB>aC,a=,解得mBaN B.rM>rN
C.rM=rN D.WM=WN
解析:根據(jù)庫(kù)侖定律可知,在距離相等時(shí),帶電荷量較大的點(diǎn)電荷qN所受的庫(kù)侖力較大,由牛頓第二定律可知qN剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度較大,即aN>aM,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于兩個(gè)點(diǎn)電荷的初動(dòng)能相同,根據(jù)動(dòng)能定理,分別
從M、N點(diǎn)出發(fā)到距離O點(diǎn)最近的過程中,qM、qN克服電場(chǎng)力做功相同,即WM=WN,選項(xiàng)D正確;由于qM、qN克服電場(chǎng)力做功相同,而qN所受的庫(kù)侖力較大,所以qN運(yùn)動(dòng)的距離較小,qN距離O點(diǎn)最近的距離較大,即rM
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