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专题限时训练(八) 电场的性质及应用
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(新)高考二轮复习·物理
[A组 保分练]
1.如图所示,两个固定的等量异种电荷相距为4L,其连线中点为O,以O为圆心、L为半径的圆与两点电荷间的连线及连线的中垂线分别交于a、b和c、d.则 ( )
A.a、b两点的电场强度大小相等,方向相反
B.c、d两点的电场强度大小相等,方向相同
C.将一带正电的试探电荷从a点沿直线移到b点,其电势能先减小后增大
D.将一带正电的试探电荷从c点沿直线移到d点,其电势能先增大后减小
答案:B
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解析:根据两等量异种点电荷电场特点可知,a、b两点的电场强度大小相等,方向相同,c、d两点的电场强度大小相等,方向相同,故A错误,B正确;将一带正电的试探电荷从a点沿直线移到b点,电场力一直做正功,故其电势能一直减小,故C错误;c、d连线上电势均为零,故将一带正电的试探电荷从c点沿直线移到d点,其电势能不变,故D错误.
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2.近年来在国家环保部门的大力干预下空气质量得到明显的改善,一些家庭为保证室内空气质量使用空气净化器.其中一种空气净化器为静电除尘空气净化器,可以用于家居的除尘灭菌,工作原理如图所示,一带电的尘埃(不计重力)仅在电场力的作用下沿虚线运动(实线为电场线),下列说法正确的是 ( )
A.带电尘埃做匀变速曲线运动
B.M点电场强度小于N点电场强度
C.该尘埃在M点的动能比在N点的动能大
D.该尘埃在M点的电势能比在N点的电势能大
答案:D
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解析:电场线的疏密表示场强的大小,M处电场线密集,N处电场线稀疏,所以M处电场强度较大,N处电场强度较小,根据牛顿第二定律得a=,故尘埃在M点的加速度大于在N点的加速度,尘埃在运动过程中加速度减小,做的是非匀变速运动,故A、B错误;尘埃在运动过程中电场力做正功,所以电势能减小,则尘埃在M点的电势能大于在N点的电势能,根据动能定理,尘埃的动能增大,在M点的动能比在N点的动能小,故C错误,D正确.
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3.图甲中直线PQ表示电场中的一条电场线,质量为m、电荷量为q的带电粒子仅在电场力作用下沿电场线向右运动,经过P点时速度为v0,到达Q点时速度减为零,粒子从P到Q运动的v-t图像如图乙所示.下列判断正确的是 ( )
甲 乙
A.P点电势一定高于Q点电势
B.Q点场强大于P点场强
C.P、Q两点间的电压为
D.带电的粒子在P点的电势能大于在Q点的电势能
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答案:C
解析:由图乙知带电粒子的速度减小,受到向左的电场力,由于带电粒子的带电性质未知,故电场线方向无法确定,所以P点电势与Q点电势无法确定,带电粒子在P点的电势能与Q点的电势能无法确定,故A、D错误;由图乙可知,P处的加速度大于Q处的加速度,故P处的场强大于Q处的场强,故B错误;由动能定理知:qUPQ=m,可求出P、Q两点的电势差为:UPQ=,故C正确.
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4.如图所示,匀强电场与圆O平面平行,AB为圆直径,长度为10 cm,C为圆周上一点,其中∠BAC=63.5°.已知A、B的电势分别为1 V、4 V,C点电势低于A点电势,圆上最低电势为0,最高电势为5 V,下列说法正确的是 ( )
A.该电场的电场强度大小为50 V/m,方向与BC连线平行
B.该电场的电场强度大小为50 V/m,方向与AB连线夹角为63.5°
C.把电子自C点移动到O点,电子电势能减少3 eV
D.把电子自A点移动到C点,电子电势能增加1 eV
答案:D
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解析:由题意知,圆上最低电势为0,最高电势为5 V,所以电场强度为E== V/m=50 V/m,设直径AB与场强方向成α角,则UAB=ELABcos α,解得α=53°,故A、B错误;由题意知UBC=ELBCcos β,由几何关系知β=53°-(90°-63.5°)=26.5°,且LBC=LABcos 26.5°,解得UBC=4 V,故φC=0 V,故UCO=-2.5 V,WCO=-eUCO=2.5 eV,故电势能减少2.5 eV,故C错误;同理可得UAC=1 V,WAC=-eUAC=-1 eV,即把电子自A点移动到C点,电子电势能增加1 eV,故D正确.
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5.[2022山东实验中学诊断]如图所示,在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104 N/C的匀强电场.在匀强电场中有一根长L=2 m的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一质量为0.08 kg的带电小球,它静止时悬线与竖直方向成37°角,若小球获得初