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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(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等
D.將一負(fù)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(xiàng)A錯誤;電場線與等勢面一定相互垂直,選項(xiàng)B正確;同一等勢面上的電場強(qiáng)度可能相等,也可能不相等,選項(xiàng)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(fù)試探電荷時,電場力做負(fù)功,選項(xiàng)D錯誤.
答案:B
2.一個帶正電的質(zhì)點(diǎn),電荷量q=2.010-9 C,在靜電場中由a點(diǎn)移動到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)的動能增加了8.010-5 J,則a、b兩點(diǎn)間的電勢差Uab為( )
A.1104 V B.-1104 V
C.4104 V D.-7104 V
解析:根據(jù)動能定理得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,如圖所示為其中一條電場線,A、B、C為電場線上的三點(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)的場強(qiáng)不可能小于C點(diǎn)的場強(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)沿電場線運(yùn)動到C點(diǎn),電勢能減小
D.正點(diǎn)電荷僅受電場力作用由A處靜止釋放后將沿該電場線運(yùn)動
解析:電場線的疏密表示場強(qiáng)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(qiáng)的大小,所以A點(diǎn)的場強(qiáng)可能小于C點(diǎn)的場強(qiáng),故A錯誤;據(jù)場強(qiáng)方向的規(guī)定,正電荷在某點(diǎn)所受電場力的方向與該點(diǎn)場強(qiáng)方向相同,若為負(fù)電荷,則與該點(diǎn)場強(qiáng)方向相反,故B錯誤;正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)沿電場線運(yùn)動到C點(diǎn),電場力做正功,電勢能減小,故C正確;正點(diǎn)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(yùn)動的條件可知該電荷并不能沿電場線運(yùn)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(diǎn),c點(diǎn)為ab的中點(diǎn).a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢分別為φa=5 V、φb=3 V.下列敘述正確的是( )
A.c點(diǎn)的電勢一定為4 V
B.a(chǎn)點(diǎn)的場強(qiáng)Ea一定大于b點(diǎn)的場強(qiáng)Eb
C.一正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn),電勢能一定減少
D.一正電荷運(yùn)動到c點(diǎn)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(qiáng)電場,故A、B錯誤;由電勢高低情況可知,電場強(qiáng)度方向?yàn)橛蒩指向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(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn),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(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)的電勢分別為φa、φb,場強(qiáng)大小分別為Ea、Eb,粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢能分別為Wa、Wb,不計(jì)重力,則有( )
A.φa>φb B.Ea>Eb
C.Ea
Epb
解析:電場線為直線,帶負(fù)電的粒子僅在電場力的作用下由靜止釋放,那么一定沿著電場力的方向運(yùn)動,故電場強(qiáng)度的方向向左,b點(diǎn)的電勢高,選項(xiàng)A錯誤;由v-t圖象的斜率表示粒子運(yùn)動的加速度可知粒子運(yùn)動的加速度越來越小,故b點(diǎn)的場強(qiáng)小,Ea>Eb,選項(xiàng)B正確、C錯誤;電場力做正功,電勢能減少,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,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(shí)線從A經(jīng)過B運(yùn)動到C,B、C兩點(diǎn)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(diǎn)的電勢能小于在C點(diǎn)的電勢能
B.A點(diǎn)電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)電場強(qiáng)度
C.帶電粒子從A經(jīng)過B運(yùn)動到C的過程中動能先增大再減小
D.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(yùn)動軌跡可知,帶電粒子帶負(fù)電,負(fù)電荷在電勢低處電勢能大,所以帶電粒子在A點(diǎn)的電勢能小于在C點(diǎn)的電勢能,A正確;對于等差等勢面,等勢面密處電場強(qiáng)度大,所以A點(diǎn)電場強(qiáng)度小于B點(diǎn)電場強(qiáng)度,B錯誤;帶電粒子從A經(jīng)過B運(yùn)動到C的過程中電場力先做負(fù)功后做正功,動能先減小再增大,C錯誤;因?yàn)锽、C兩點(diǎn)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(qiáng)電場的方向平行于xOy坐標(biāo)系平面,其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢為2 V,a點(diǎn)的坐標(biāo)為(0 cm,4 cm),電勢為8 V,b點(diǎn)的坐標(biāo)為(3 cm,0 cm),電勢為8 V,則電場強(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)的電勢相等,則ab為一條等勢線,又O點(diǎn)電勢為2 V,則知勻強(qiáng)電場的場強(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間的電勢差U=8 V-2 V=6 V
則電場強(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)對稱的等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q,C是y軸上的一個點(diǎn),D是x軸上的一個點(diǎn),DE連線垂直于x軸.下列說法中正確的是( )
A.D、E兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相等
B.D點(diǎn)電勢比E點(diǎn)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(diǎn)電荷+Q和-Q特點(diǎn)可知D、E兩點(diǎn)場強(qiáng)大小不相等,故A錯誤;由于D點(diǎn)靠近負(fù)電荷,所以D點(diǎn)電勢比E點(diǎn)電勢低,故B正確;O、C兩點(diǎn)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(diǎn)電勢比E點(diǎn)電勢低,所以正電荷由O移至D和由C移至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(diǎn)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(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時的加速度大小,vB、vC表示兩粒子經(jīng)過B、C時的速度大?。挥?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:庫侖力F=,兩粒子在B、C兩點(diǎn)受的庫侖力大小相同,根據(jù)粒子的運(yùn)動軌跡可知aB>aC,a=,解得mBaN B.rM>rN
C.rM=rN D.WM=WN
解析:根據(jù)庫侖定律可知,在距離相等時,帶電荷量較大的點(diǎn)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(yùn)動時的加速度較大,即aN>aM,選項(xiàng)A錯誤;由于兩個點(diǎn)電荷的初動能相同,根據(jù)動能定理,分別
從M、N點(diǎn)出發(fā)到距離O點(diǎn)最近的過程中,qM、qN克服電場力做功相同,即WM=WN,選項(xiàng)D正確;由于qM、qN克服電場力做功相同,而qN所受的庫侖力較大,所以qN運(yùn)動的距離較小,qN距離O點(diǎn)最近的距離較大,即rM
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