重難點13電場能的性質  1.如圖所示,空間有一在豎直平面內的水平方向的勻強電場,一帶電粒子以初速度沿圖中虛直線由A運動到B,僅考慮電場力和重力作用,在帶電粒子由A運動到B的過程中,以下說法正確的是( ?。?/span>
 A.該帶電粒子是帶正電荷的粒子B.動能增加,重力勢能增加,電勢能減少C.動能不變,重力勢能增加,電勢能減少D.動能減少,重力勢能增加,電勢能增加【答案】D【詳解】A.帶點粒子做直線運動,所以所受合力方向與運動方向在同一直線上,帶點粒子只受重力和電場力作用,為使合力方向與運動方向在同一直線,電場力只能水平向左,所以該粒子一定帶負電,選項A錯誤;BCD.在帶電粒子由A運動到B的過程中,合力做負功動能減小,重力做負功重力勢能增大,電場力做負功電勢能增大。選項B、C錯誤,D正確。故選D。2.平行金屬板A、B帶等量異種電荷,以過兩板中心O點(原點)的某軸線為x軸、由A指向B的方向為場強的正方向,作出場強大小隨坐標變化的圖像如圖所示,其中aOObl。下列說法正確的是( ?。?/span>AA板帶正電B.沿x軸正方向電勢降低C.電勢差UbOUOaE0lD.將電子沿x軸由a點移動到b點,電子的電勢能不變【答案】D【詳解】Aab間場強大小為E0且保持不變,則其為勻強電場,外側場強快速趨近于零,且都為負值,因此x軸為平行于兩板的中心軸線,如圖所示,場強為負表示場強方向由B指向A,則A板帶負電,選項A錯誤;BC.兩板間平行于兩板的中心線為一等勢線,電勢不變,b、OO、a之間的電勢差均為零,選項BC錯誤;D.由于兩板間的x軸為一等勢線,所以將電子由a點沿x軸移動到b點,電場力不做功,電勢能不變,選項D正確;故選D。3.為研究靜電除塵,有人設計了一個盒狀容器,如圖所示,容器側面是絕緣的透明有機玻璃,上下底面是金屬板。當金屬板連接到高壓電源正負兩極時,在兩金屬板間產(chǎn)生勻強電場?,F(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內,顆粒帶負電,不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力,不能忽略煙塵顆粒所受重力。下列說法正確的是( ?。?/span>A.煙塵顆??赡芟蛳逻\動B.煙塵顆粒在運動過程中電勢能增加C.兩金屬板間電場方向向上D.煙塵顆粒電荷量可能是電子電量的2.6【答案】A【詳解】AC.如圖所示,上極板接電源正極下極板接電源負極,兩金屬板間勻強電場方向向下,正電荷受力方向與電場強度方向相同負電荷受力方向與電場強度方向相反,煙塵顆粒帶負電,受電場力方向向上,但電場力可能小于煙塵顆粒的重力,故煙塵顆??赡芟蛳逻\動,A正確C錯誤;B.若煙塵顆粒向下運動,則電場力做負功電勢能增加;若煙塵顆粒向上運動,則電場力做正功電勢能減小。故B錯誤;D.任何帶電體的帶電量都是元電荷的整數(shù)倍,即電子電量的整數(shù)倍,故D錯誤。故選A4.如圖所示,真空中同一平面內固定兩點電荷+2Q-Q,以點電荷+2Q為圓心的圓上有a、b、c、d四點,其中b點為兩點電荷連線與圓的交點,a、c兩點關于連線對稱,ad為圓的直徑,且d-Q較遠。關于a、b、cd四點,下列說法正確的是( ?。?/span>Ad處電場強度最大Ba、c兩處電場強度一定相同Cb處電勢最高Dd處電勢最高【答案】D【詳解】Ad處與b處相比,正電荷產(chǎn)生的場強大小一樣,負電荷在b處產(chǎn)生的電場強度較大,并且b處兩個分場強方向相同,所以合場強b處較大。A錯誤;B.根據(jù)電場線的對稱性,a、c兩處電場強度大小一定相等,方向不同,B錯誤;CD.在點電荷+2Q的電場中,a、b、c、d四點電勢相等,在-Q的電場中,d點電勢最高,所以疊加后,d處電勢最高,C錯誤,D正確。故選D。5.如圖所示,真空中有三個電荷量相等的點電荷a、bc,分別固定在水平面內正三角形的頂點上,其中a、b帶正電,c帶負電,O為三角形中心,A、B、C為三條邊的中點。則( ?。?/span>AB、C兩點場強相同Ba、bc所受庫侖力大小之比為1∶1∶C.將某一正試探電荷從B點移動到C點,電勢能減小D.在O點自由釋放電子(不計重力),會沿OA方向一直運動下去【答案】B【詳解】A.電場強度是矢量,場強的合成滿足平行四邊形定則。通過對BC兩點的矢量合成可得,BC點的場強大小相同,但方向不同,故A錯誤;B.由庫侖定律a、b、c所受庫侖力大小之比為1∶1∶,選項B正確;CBC兩點關于AO連線對稱,根據(jù)對稱性知兩點的電勢相等,將某一正試探電荷從B點移動到C點,電勢能不變,選項C錯誤;DO點到a、b、c三點的距離相等,故三個電荷在O點的場強大小相同,根據(jù)等量同種點電荷的特點可知,ab兩個點電荷在O點的合場強方向向下,點電荷cA點的場強方向也向下,所以O點的場強大小不為0,合場強的方向向下;故電子受到向上的電場力,會沿OA直線向上運動,當通過A點之后,ab電荷對電子的合力向下,當ab電荷對電子的作用力大于c電荷對電子的作用力時,電子開始減速,減速為零后又反向加速,故電子沿著OA方向先加速然后減速為零,接著沿AO方向加速又減速為零,如此往復運動,故D錯誤。故選B。6.一帶電粒子僅在電場力作用下從A點開始以初速度為-v0做直線運動,其v-t圖像如圖所示。粒子在t刻運動到B點,3t時刻運動到C點,以下判斷正確的是( ?。?/span>AA、B、C三點的電勢關系一定為B>A>CBA、B、C三點的場強大小關系一定為EC>EB>EAC.粒子從A點經(jīng)B點運動到C點,電勢能先增加后減少D.粒子從A點經(jīng)B點運動到C點,電場力一直做正功【答案】C【詳解】A.因為不知道帶電粒子的電性,所以無法判斷電勢的關系,故A錯誤;B.由速度圖像可知,加速度先增大后減小,所以B點的加速度最大,電場強度最大,故B錯誤;C.由圖像可知:動能先減小后增大,根據(jù)能量守恒可知:電勢能先增后減小,故C正確;D.因為電勢能先增大后減小,所以電場力先做負功后做正功,故D錯誤;故選C。7.如圖所示,a、b、c、e是某勻強電場中的四個點,它們正好是一個邊長為0.2m的菱形的四個頂點,且b=120°,直線ab平行于直線dc,edc中點。已知a點的電勢為1V,b點的電勢為-3V,e點的電勢為5V,下列說法正確的是(  )A.該電場方向為從c點指向bBc點的電勢為-7VC.該電場的電場強度大小為40V/mD.帶電荷量為0.1C的負電荷從d點移動到c點,電場力對該負電荷做的功為0.8J【答案】C【詳解】AB.已知a點的電勢為1V,b點的電勢為-3V,e點的電勢為5V,c點的電勢滿足解得ac連線為等勢面,則場強方向沿eb方向,選項AB錯誤; C.該電場的電場強度大小為選項C正確; D.帶電荷量為0.1C的負電荷從d點移動到c點,電場力對該負電荷做的功為選項D錯誤。故選C。8.如圖1為某電場中的一條電場線。以O點為原點,向右為正方向建立x軸,發(fā)現(xiàn)電場線上從O點到A點場強E變化如圖2所示,x1A點坐標值,把電荷量為q的點電荷從O點移到A點(E0、E1為已知量),則下列說法正確的是( ?。?/span>A.該電場為勻強電場B.點電荷從O點到A點,電勢能一定增加COA間電勢差為D.在O、A間移動該電荷,使其沿電場線方向移動時,電場力所做的功最小【答案】C【詳解】A.根據(jù)圖2,從O點移到A點,電場強度增大,該電場不是勻強電場,A錯誤;B.題目中沒有說運動電荷的電性,所以電荷電勢能增加或者減小是無法判斷的,故B錯誤;CO、A間電勢差等于圖像的面積C正確;D.因為電場力做功與路徑無關,所以在O、A間移動該電荷,使其沿電場線方向移動時電場力所做的功,與沿其他路徑移動時電場力所做的功都相等,D錯誤。故選C。9.隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,對電力的需求越來越多,而清潔能源發(fā)電一般在偏遠地區(qū),這需要遠距離高壓輸電,為了不影響人們的生產(chǎn)生活,電路維護時需要帶電作業(yè)。為了保障電工安全,電工要穿上用金屬絲線編織的衣服和手套,如圖甲所示。圖乙中電工站在高壓直流輸電線的A供電線上作業(yè),其頭頂上方有B供電線,B供電線的電勢高于A供電線的電勢。虛線表示電工周圍某一截面上的等差等勢面,c、d、e、f是不同等勢面上的四個點,下列說法正確的是( ?。?/span>A.在c、d、e、f四點中,c點的電場強度最大B.若將某電子由c移到f,其電勢能將減小C.將某電子在d點由靜止釋放,它會向e點所在等勢面運動D.在c、d、e、f四點中,c點的電勢最高【答案】D【詳解】A.在c、d、e、f 四點中,f點所處的等勢面最密集,所以電場線也密集,則f點的場強較大,故A錯誤;Bf點電勢最低,若將某電子由c 移到f,其電勢能將增大,故B錯誤;C.電場方向由c等勢面指向f等勢面,則將某電子在d 點由靜止釋放,它會向c點所在等勢面運動,故C錯誤;D.因B 供電線的電勢高于A 電線的電勢,故c點的電勢最高,故D正確。故選D。10空氣擊穿電壓是指空氣失去絕緣性能變?yōu)閷w的臨界電壓。已知高鐵上方高壓電網(wǎng)的電壓峰值為27.5kV。陰雨天雨傘傘尖周圍的電場強度達到5×105V/m時,空氣就有可能被擊穿。乘客陰雨天打傘站在站臺上,試估算傘尖靠近高壓電網(wǎng)距離約為多少時空氣會被擊穿?(   A5.5cm B55cm C1.1m D1.82m【答案】A【詳解】根據(jù)A正確,BCD錯誤。故選A。11.如圖所示,在電場強度大小為E的勻強電場中,某電場線上有兩點MN,距離為2d。在MN處分別固定電荷量為+q-q的兩個點電荷。下列說法正確的是( ?。?/span>A.點電荷+q-q受到的靜電力大小均為qE,方向相反B.將點電荷+q沿MN連線向N點移動距離d,靜電力對點電荷+q做功qEdC.交換兩個點電荷的位置,靜電力對兩個點電荷做功之和為零D.將兩點電荷沿MN連線移動距離d,保持兩個點電荷的距離不變,靜電力對兩個點電荷做功之和為零【答案】D【詳解】A.點電荷+q受到的靜電力為勻強電場給其向右的電場力以及點電荷-q所給其向右的庫侖力,合力為方向水平向右;點電荷-q受到的靜電力為勻強電場給其向左的電場力以及點電荷+q所給其向左的庫侖力,合力為方向水平向左,故A錯誤;B.將點電荷+q沿MN連線向N點移動距離d,靜電力做功既有電場力對點電荷+q做功為qEd,又有點電荷-q庫侖力對其做正功,故B錯誤;C.交換兩個點電荷的位置,靜電力對點電荷+q做正功,對點電荷-q也做正功,代數(shù)和不為0,故C錯誤;D.將兩點電荷沿MN連線移動距離d,保持兩個點電荷的距離不變,此時庫侖力做功相互抵消,電場力對兩個點電荷所做功相互抵消,故靜電力對兩個點電荷做功之和為零,D正確。故選D。 12.一正點電荷在O點處產(chǎn)生的電場的八條對稱分布電場線如圖所示?,F(xiàn)以水平電場線上的O'點為圓心畫一個圓,與電場線分別相交于a、b、c、d、e,下列說法正確的是( ?。?/span>Ab、e兩點的電場強度相同Bd點場強大小大于b點場強大小Cbc兩點間電勢差大于e、d兩點間電勢差D.電子沿圓周由d運動到c,電場力做功為零【答案】BD【詳解】Ab、e兩點的電場強度大小相同,方向不一樣,所以A錯誤;B.由點電荷場強公式可知離點電荷越近場強越大,所以d點場強大小大于b點場強大小,則B正確;C.由點電荷的等勢面分布特點,同一圓周上各點電勢相等,則b、e兩點電勢相等,cd兩點電勢相等,所以b、c兩點間電勢差等于e、d兩點間電勢差,則C錯誤;D.因c、d兩點電勢相等,所以電子沿圓周由d運動到c,電場力做功為零,則D正確;故選BD。13.一帶正電的小球以速度v0向右水平拋入范圍足夠大的勻強電場,電場方向水平向左,不計空氣阻力,下列說法正確的是( ?。?/span>A.小球做勻變速曲線運動 B.小球動量的變化率保持不變C.小球速率先增大后減小 D.小球電勢能先增大后減小【答案】ABD【詳解】A.小球受到豎直向下重力和水平向左電場力的作用,合力大小、方向不變,方向與初速度有一定夾角,故小球做勻變速曲線運動,A正確;B.根據(jù)動量定理有由于所受合力恒定,故小球動量的變化率保持不變,B正確;C.如圖所示,小球所受合力與速度夾角先是鈍角,后為銳角,故合力先做負功,后做正功,動能先減小、后增大,即小球速率先減小后增大,C錯誤;D.如圖所示小球的運動軌跡,小球在水平方向上先向右運動,后向左運動,故電場力先做負功,后做正功,小球電勢能先增大后減小,D正確。故選ABD。14.如圖所示,虛線A、B、C為某電場中的三條等勢線,其電勢分別為3 V、5 V、7 V,實線為帶電粒子在電場中運動時的軌跡,P、Q為軌跡與等勢線A、C的交點,帶電粒子只受電場力的作用,則下列說法正確的是 ( ?。?/span>
 A.粒子帶負電B.粒子帶正電C.粒子在P點的動能小于在Q點動能D.粒子在P點電勢能小于在Q點電勢能【答案】BD【詳解】由于電場線和等勢面垂直,并且電場線的方向從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,因此電場線的大致方向如圖所示
 AB.做曲線運動的粒子,受力的方向總是指向凹側,根據(jù)受力方向可知粒子帶正電荷,A錯誤,B正確;CD.從PQ大小運動過程中,電場力做負功,電勢能增加,因此,粒子在P點的動能大于在Q點動能,粒子在P點電勢能小于在Q點電勢能,C錯誤,D正確。故選BD。15.如圖所示,一個電荷量為-Q的點電荷甲,固定在絕緣水平面上的O點。另一個電荷量為-q、質量為m的點電荷乙,從A點以初速度v0沿它們的連線遠離甲運動,運動到B點時速度為v,且為運動過程中速度的最大值。已知點電荷乙受到的阻力大小恒為f,AB間距離為L0,靜電力常量為k,則下列說法正確的是( ?。?/span>AOB間的距離為B.在點電荷甲形成的電場中,AB間電勢差C.點電荷乙從A點遠離甲運動的過程中,加速度逐漸增減小D.點電荷乙從A點遠離甲運動的過程中,其電勢能逐漸減小【答案】AD【詳解】A.運動到B點時速度最大,則有解得A正確;B.從A點到B點,由動能定理得解得B錯誤;C.從A點到B點,庫侖力大于阻力,隨著庫侖力減小,合力減小,加速度減小,離開B點后,阻力大于庫侖力,隨著庫侖力減小,合力增大,加速度增大,C錯誤;D.點電荷乙從A點遠離甲運動的過程中,庫侖力做正功,電勢能減小。D正確。故選AD。16.如圖,真空中三個完全相同的帶電小球A、B、C(均視為點電荷)均由輕質線懸在O點,整個系統(tǒng)靜止時,三小球在水平面構成等邊三角形,M為三角形的中心。已知小球所帶電荷量均為+q,MA、B、C的距離均為L,細線與OM夾角均為30°。已知選取無窮遠處電勢為0時,真空中電荷量為Q的點電荷周圍的電勢表達式為,(其中r為到點電荷的距離),下列說法正確的是( ?。?/span>A.小球所受重力為BM點的電場強度C.帶電小球A產(chǎn)生的電場在M點的電勢為D.電荷量為+q0的試探電荷在M點具有的電勢能為【答案】CD【詳解】A.根據(jù)幾何關系知三角形的邊長為,任意兩電荷間的庫侖力為其中任意一個電荷受的其它兩個電荷的庫侖力合為對其中一個電荷受力分析知聯(lián)立解得A錯誤;B.根據(jù)對稱性知點電場強度為0,故B錯誤;C.電勢為標量,任意電荷在點電勢滿足點電荷周圍的電勢表達式為,所以帶電小球A產(chǎn)生的電場在點的電勢為,故C正確;D.電勢為標量,三個點電荷在點的電勢和為,所以電荷量為的試探電荷在點具有的電勢能為D正確。故選CD。17.如圖,半徑為R的絕緣圓環(huán)固定在豎直面內,O為圓心,AE是環(huán)上的五個點,其中A、B、C位于等邊三角形的三個頂點上,BOD水平、OE豎直。將兩個相同的帶正電小環(huán)P、Q(可視為點電荷)套在圓環(huán)上,其中P固定在A點,Q可沿環(huán)無摩擦滑動?,F(xiàn)將QB點由靜止釋放,則小環(huán)Q( ?。?/span>
 A.能運動到DB.到達E點時速度的大小為C.到達C點時速度的大小為D.從BC的過程中機械能先增大后減小【答案】CD【詳解】A.從BD的過程中,重力勢能不變,電場力做負功,電勢能增加,則B點電勢小于D點電勢,即若能運動到D點,則根,據(jù)能量守恒,有相矛盾,所以不可能運動到D點,A錯誤;B.從B點到達E點的過程中,電場力做正功,電勢能減小,根據(jù)動能定理,有解得B錯誤;C.從BC,QP的距離為發(fā)生改變,則電場力不做功,重力做功為根據(jù)動能定理,有解得C正確;D.從BC的過程中,根據(jù)能量守恒,電勢能的減少量等于機械能的增加量,從BE,電場力做正功,電勢能減小,機械能增加,從EC,電場力做負功,電勢能增加,機械能減小,D正確。故選CD。  18.在如圖所示的勻強電場中(未畫出場強方向)有A、B、C三點,dAB=4cm,dBC=6cm,其中AB與電場線平行,BC和電場線成37°角,一個電量為q=4×10-8C的負電荷從點A移動到點B,電場力做功為WAB=8×10-6J,已知cos37°=0.8。求:(1)場強的大小和方向;(2)若取點B的電勢為零,則點C的電勢為多大?
 【答案】(1)5×103V/m,方向向左;(2)240V【詳解】(1)根據(jù),可得場強的大小代入數(shù)據(jù)可得E=5×103V/m負電荷所受電場力的方向向右,所以場強方向向左。(2)根據(jù)U=Ed可得由于場強的方向向左,故,可得19.如圖所示,在同一條豎直線上,有電荷量均為QA、B兩個正點電荷;GH是它們連線的垂直平分線。另有一個帶電小球C,質量為m、電荷量為+q(可視為點電荷),被長為L的絕緣輕細線懸掛于O點,現(xiàn)在把小球C拉起到M點,使細線水平且與A、B處于同一豎直面內,由靜止開始釋放,小球C向下運動到GH線上的N點時剛好速度為零,此時細線與豎直方向的夾角θ=30°。已知重力加速度為g,試求:(1)A、B所形成的電場中,M、N兩點間的電勢差;(2)N點與A、B兩個點電荷所在位置正好形成一個邊長為R的正三角形,則小球運動到N點瞬間,細線對小球的拉力FT的大?。ㄒ阎o電力常量為k)。【答案】(1;(2【詳解】1)帶電小球C在從M點運動到N點的過程中,由動能定理可得解得2)在N點,小球C受到重力mg、細線的拉力FT以及AB對它的斥力FAFB四個力的作用,如圖所示其中,沿細線方向的合力為零,則又因為解得20.在如圖所示的勻強電場中(未畫出場強方向)有A、B、C三點,,,其中與電場線平行,和電場線成37°角,一個電量為的負電荷從點A移動到點B,電場力做功為,已知,求:(1)兩點間的電勢差(2)場強的大小和方向;(3)若取點B的電勢為零,則點C的電勢為多大?【答案】(1);(2),電場場強方向水平向左;(3)【詳解】(1)電荷從A點移到B點,有(2)根據(jù)勻強電場場強公式得聯(lián)立解得電場場強方向水平向左。(3)根據(jù),可得由于場強的方向向左,故,解得  

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