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课时作业(8) 电场能的性质
[对应学生用书P131]
1.在如图所示的四个电场中,均有相互对称分布的a、b两点,其中a、b两点的电势和场强都相同的是( )
C [因为电势是标量,并且a、b两点在题中的四个电场中具有对称性,故四个电场中a、b两点的电势都是相等的.而电场强度是矢量,图A中两对称点的电场强度大小相等、方向相反;图B中两个场强叠加后,a点的场强方向斜向右上方,b点的场强方向斜向右下方;图C中两对称点的场强大小相等,方向都是水平向右;图D中a点的场强方向向上,b点的场强方向向下,因此只有C正确.]
2.如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C点为两点电荷连线中垂线上到A点距离也为d的一点,则关于A、B、C三点的电场强度E、电势φ的关系正确的是( )
A.EA=EC>EB,φA=φC>φB
B.EB>EA>EC,φA=φC>φB
C.EA<EB,EA<EC,φA>φB,φA>φC
D.因为零电势点未规定,所以无法判断电势高低
B [由电场的叠加原理可知,在中垂线上,A点合场强最大,即EA>EC,在两电荷连线上,A点合场强最小,即EB>EA;电场线由A指向B,φA>φB,中垂线是一条等势线,φA=φC,B正确.]
3.如图所示,有两个等量异种点电荷置于正方体的两个顶点上,正点电荷置于a点,负点电荷置于c点,则( )
A.b、d、h、f点的电势相等
B.e、f、g、h点的电势相等
C.bd连线中点的场强为零
D.bd连线中点与fh连线中点的场强相同
A [由等量异种点电荷的电场分布可知,ac连线的垂直等分面为等势面,b、d、h、f点处于这个等势面上,这四点电势相等,A正确; e点的电势高于h点的电势,B错误;bd连线中点的场强不为零,C错误;bd连线中点与fh连线中点的场强方向相同,但大小不相同,D错误.]
4.(多选)如图所示,将两对等量异种电荷放在正方形的四个顶点处,a、b、c、d为正方形四个边的中点,O为正方形的中心,e、f为正方形外接圆与bd中垂线的两个交点.取无穷远处的电势为零,下列说法正确的是( )
A.a、b、c、d点的电场强度和电势都相同
B.O点的电场强度和电势均为零
C.将一带正电的试探电荷从e点沿直线移动到f点过程中电势能不变
D.过e点垂直于纸面的直线上,各点的电场强度为零,电势为零
BC [把其中相邻的两个正负电荷看成一组,另外两个正负电荷看成一组,中垂线就是一条零势线,a、b、c、d、O点的电势为零,根据对称性可知,a、b、c、d点的电场强度大小相等,方向不同,O点的电场强度为零,A错误,B正确;ef是一条等势线,沿ef移动电荷,电荷的电势能不变,C正确;过e点垂直于纸面的直线上,各点的电场强度不为零,电势为零,D错误.]
5.(多选)如图所示,带正电荷的点电荷固定于Q点,电子在电场力作用下,做以Q为焦点的椭圆运动.M、P、N为椭圆上的三点,P点是轨道上离Q最近的点.电子在从M经P到达N点的过程中( )
A.速率一直不变 B.速率先增大后减小
C.电势能先减小后增大 D.电势能先增大后减小
BC [在正点电荷产生的电场中,电子靠近电荷时,电场力做正功,动能增大,速率增大,电势能减小;远离电荷时,电场力做负功,动能减小,速率减小,电势能增大,故B、C正确,A、D错误.]
6.(多选)在场强大小为E的匀强电场中,一个质量为m、带电荷量为+q的物体以某初速度沿电场反方向做匀减速直线运动,其加速度大小为,物体运动的距离为s时速度为零,则下列说法正确的是( )
A.物体克服电场力做功qEs
B.物体的电势能减少了0.8qEs
C.物体的电势能增加了qEs
D.物体的动能减少了0.8qEs
ACD [电荷受电场力作用,F电=qE,由于物体沿电场线反方向运动,电场力做负功,故物体克服电场力做功W=qEs,电势能增加qEs,A、C正确,B错误.由牛顿第二定律得,合力F=ma=0.8qE,到停下时,合力做功W′=-Fs=-0.8qEs,故物体的动能减少0.8qEs,D正确.]
7.某静电场中,在x轴上各点的电势φ随坐标x的分布图像如图所示.x轴上A、O、B三点的电势分别为φA、φO、φB,电场强度沿x轴方向的分量大小分别为EAx、EOx、EBx,电子在A、O、B三点的电势能分别为EpA、EpO、EpB.下列判断正确的是( )
A.φO>φB>φA B.EOx>EBx>EAx
C.EpO<EpB<EpA D.EpO-EpA>EpO-EpB
D [由φx图像可知A、O、B三点中A点电势最高,O点电势最低,则φA>φB>φO,A错误.由E=-可知,φx图像的斜率表示该点对应的电场强度,A