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第4節(jié) 電勢能和電勢
1.下列說法正確的是
A.電場強度為零的地方,電勢一定為零
B.電勢為零的地方,電場強度不一定為零
C.電場強度相同的地方,電勢一定相等
D.電勢相等的地方,電場強度一定相等
【答案】B
2.(2018陜西省高三教學質(zhì)量檢測)如圖所示,真空中有兩個等量異種點電荷A、B,M、N、O是AB連線的垂線上的點,且AO>OB一帶正電的試探電荷僅受電場力作用,運動軌跡如圖中實線所示,設(shè)M、N兩點的電勢分別為φM、φN,此電荷在M、N兩點的加速度分別為aM、aN,此電荷在M、N兩點的電勢能分別為EPM、EPN,下列判斷中正確的是
A.a(chǎn)M>aN
B.φM>φN
C.EPM
OB,根據(jù)等量異種點電荷電場線及等勢面分布特點(如圖所示)可知,φM>φN,選項B正確;M處電場線較稀疏,場強較小,而電場線的疏密反應(yīng)場強的強弱,則有EMφN,根據(jù)正電荷在電勢高處電勢能大,可知正點電荷在M處的電勢能大于在N處的電勢能,即有EPM>EPN,選項C錯誤。
【名師點睛】本題考查了電勢、電勢差與電場強度的關(guān)系,意在考查考生對等量異種電荷的電場的分布的情況的掌握,并能根據(jù)電場分布的特點進行分析。
3.A、B兩點各放有電荷量為+Q和+2Q的點電荷,A、B、C、D四點在同一直線上,且AC=CD=DB。將一正電荷從C點沿直線移到D點,則
A.電場力一直做正功
B.電場力先做正功再做負功
C.電場力一直做負功
D.電場力先做負功再做正功
【答案】B
【名師點睛】電場強度是矢量,運算法則是平行四邊形法則。根據(jù)電場力的方向與運動方向的關(guān)系判斷電場力做功情況。
4.(2018浙江省溫州市十五校聯(lián)合體)如圖為某一電場的電場線,M、N、P為電場線上的三個點,M、N 是同一電場線上兩點。下列判斷錯誤的是
A.只受電場力作用時,同一負電荷在N點的加速度最大
B.M、N、P三點中N點的電勢最高
C.正電荷從M點自由釋放,電荷不可能沿電場線運動到N點
D.只受電場力作用時,同正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能
【答案】B
5.圖中的平行直線是勻強電場中的電場線(電場方向未畫出),曲線是電子(重力不計)在該電場中的運動軌跡,a、b是軌跡上的兩點,則下列說法正確的是
A.a(chǎn)點的電勢高于b點的電勢
B.電子在a點的電勢能大于在b點的電勢能
C.電子在a點的動能大于在b點的動能
D.電子在a點的加速度大于在b點的加速度
【答案】AC
【解析】電子的運動軌跡向左彎曲,而電場力的方向指向軌跡的內(nèi)側(cè),則可知電子所受到的電場力方向水平向左,因為電子帶負電,所以電場線的方向水平向右,則a點的電勢高于b點的電勢,故A正確;電子從a點運動到b點的過程中,電場力做負功,則電勢能增加,動能減小,即有電子在a點的電勢能小于在b點的電勢能,在a點的動能大于在b點的動能,故B錯誤,C正確;電子在勻強電場中所受到的電場力是恒力,則其加速度恒定不變,電子在a、b兩點時的加速度相等,故D錯誤。
6.(2018百校聯(lián)盟高考名師猜題保溫金卷)如圖所示,A、B、C、D、E、F、G、H是圓O上的8個點,圖中虛線均過圓心O點,B和H關(guān)于直徑AE對稱,且,,M、N關(guān)于O點對稱?,F(xiàn)在M、N兩點放置等量異種點電荷,則下列各點中電勢和電場強度均相同的是
A.B點和H點 B.B點和F點
C.H點和D點 D.C點和G點
【答案】D
【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵知道等量異種電荷之間的電場線和等勢面分布,分析要抓住對稱性,以及電場線的切線代表電場的方向,疏密程度代表場強的大小來進行判斷即可。
7.(2018河南省七校升級摸底考試)一個帶電粒子僅在電場力作用下在x軸上由靜止開始從向做直線運動,其速度平方隨位置x變化的圖線如圖所示,圖象關(guān)于縱軸對稱,由圖象可知
A.粒子從向運動過程中,加速度先減小后增大
B.x=0處電勢最高
C.在x軸上,和兩個位置的電場強度不同
D.粒子沿x軸正向運動過程中,電勢能先增大后減小
【答案】C
【解析】由可知,圖線的切線斜率表示加速度,因此粒子沿x軸正向運動過程中,加速度先增大再減小再變大最后再變小,選項A錯誤;在x軸上–x1和x1之間,粒子在x=0處的動能最大,電勢能最小,但由于粒子的電性不確定,因此x=0處的電勢可能最高,也可能最低,選項B錯誤;根據(jù)圖線對稱性可知,粒子在–x2和x2兩個位置的加速度大小相等方向相反,故電場強度大小相等,方向相反,選項C正確;粒子沿x軸正向運動過程中,動能先增大后減小,因此電勢能先減小后增大,選項D錯誤。
8.如圖,真空中以O(shè)點為圓心、Oa為半徑的圓周上等間距地分布著a、b、c、d、e、f、g、h八個點,a、e兩點放置等量的異種點電荷+Q和–Q,下列說法正確的是
A.b、d、f、h的電場強度相同
B.b、d、f、h的電勢相等
C.在c點由靜止釋放的電子將沿c、g的連線做勻加速直線運動
D.將一電子由b點沿bcd圓弧移到d點,電子的電勢能一直增大
【答案】D
9.(2018廣東省揭陽市)兩個固定的等量異種點電荷所形成電場的等勢面如圖中虛線所示,一帶電粒子以某一速度從圖中a點進入電場,其運動軌跡為圖中實線所示,若粒子只受靜電力作用,則下列關(guān)于帶電粒子的判斷正確的是
A.粒子帶正電
B.b點和d點的電場強度相同
C.a(chǎn)點和e點的電場強度不同
D.電勢能先變大后變小
【答案】D
10.如圖所示,a、b、c、d、e、f點是以O(shè)為球心的球面上的點,分別在a、c兩點處放上等量異種電荷+Q和–Q。則下列說法中正確的是
A.b、f兩點電場強度大小相等,方向不同
B.e、d兩點電勢不同
C.b、f兩點電場強度大小相等,方向相同
D.e、d兩點電勢相同
【答案】CD
【解析】根據(jù)等量異種點電荷電場線分布的對稱性特點及沿電場線方向電勢降低,b、d、e、f四點的場強大小相等,方向均為水平向右,A錯誤,C正確;b、d、e、f四點的電勢相同,B錯誤,D正確。
11.(2018山東省沂水縣第一中學高三下學期第三輪測試)如圖所示,一均勻帶正電的無限長絕緣細桿水平放置,細桿正上方有A、B、C三點,三點均與細桿在同一豎直平面內(nèi),且三點到細桿的距離滿足rA=rBx2時電勢小于零,可知一定有負電荷,則q1和q2為異種電荷,故A錯誤;φ–x圖線的斜率等于場強,則可知x=x3處場強為零,又x2點的電勢為零,則q2帶負電,一定在x2與x3之間,根據(jù)場強的疊加原理可知電荷量大小滿足q1>q2,選項B錯誤,C正確;在x1處釋放一帶正電粒子,則粒子在x3處電勢能最小,動能最大,選項D正確;故選CD。
13.假設(shè)空間某一靜電場的電勢φ隨x變化的情況如圖所示,根據(jù)圖中的信息可以確定下列說法中正確的是
A.0~x1范圍內(nèi)各點場強的方向均與x軸平行
B.只在電場力的作用下,正電荷沿x軸從0運動到x1,可做勻減速直線運動
C.負電荷沿x軸從x2移到x3的過程中,電場力做正功,電勢能減小
D.無法比較x2~x3與x4~x5間的場強大小
【答案】C
14.(2018黑龍江省實驗中學)如圖所示,在x軸相距為L的兩點固定兩個等量異種點電荷,虛線是以所在點為圓心、為半徑的圓,a、b、c、d是圓上的四個點,其中a、c兩點在x軸上,b、d兩點關(guān)于x軸對稱下列判斷正確的是
A.b、d兩點處的電場強度相同
B.a(chǎn)、c兩點處的電勢相同
C.將一試探電荷+q沿圓周由a點移至c點,電場力做正功
D.將一試探電荷–q沿圓周由a點移至c點,–q的電勢能減小
【答案】C
15.在x軸上有兩個點電荷q1和q2,x軸上的電勢隨x變化的關(guān)系如圖所示,則
A.x=x1處電場強度為0
B.x=x2處電場強度不為0
C.q1、q2為不等量的異種電荷,且正電荷在x=0處,負電荷在x<0的某處
D.q1、q2為等量的異種電荷,且正電荷在x<0處,負電荷在x>0的某處
【答案】C
【解析】在–x圖象中,電勢降低最快的方向即為場強方向,則x2右側(cè)的場強沿x軸負向,x2左側(cè)的場強方向向右;由知圖象的斜率為場強的大小,得x1處電勢為零,場強不為零;x2處場強為零,電勢不為零,AB錯誤。兩個點電荷的連線上出現(xiàn)場強為零的點(x2處)有兩種情況,一是同種電荷之間,但兩側(cè)的電勢變化相同;二是異種電荷的連線之外,x1處的電勢為正逐漸降低且場強向右,可知此處附近的場源電荷為正,負電荷在x<0的某處滿足要求,C正確,D錯誤。
16.(2018湖北省黃岡市黃岡中學高三適應(yīng)性考試)如圖所示,正方形ABCD的對角線相交于O點,兩個等量同種正電荷分別固定在A、C兩點,則
A.B、D兩處電勢、場強均相同
B.B、D兩處電勢、場強均不相同
C.若在B點靜止釋放一電子,電子一定在B、D間往復運動,且加速度先減小后增大
D.若在B點給電子一垂直紙面合適的速度,電子可繞O點做勻速圓周運動
【答案】D
17.如圖所示,實線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面,在軸上有A、B兩點,則
A.A點場強方向指向x軸負方向
B.A點場強小于B點場強
C.A點場強大于B點場強
D.A點電勢高于B點電勢
【答案】BD
【名師點睛】電場線與等勢面垂直。電場線密的地方電場的強度大,等勢面密,電場線疏的地方電場的強度小,等勢面疏;沿電場線的方向,電勢降低。沿著等勢面移動點電荷,電場力不做功。電場線與等勢面垂直。
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