内容正文:
第2讲 电场能的性质
[基础对点练]
1.(电势、电势能)反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类,沿着它身体的长度方向分布着带电器官,这些器官能在鱼周围产生电场,如图为反天刀周围的电场线分布示意图,A、B、C为电场中的点,下列说法正确的是( )
A.头部带负电
B.A点电场强度大于B点电场强度
C.C点电势高于B点电势
D.正离子从A向C运动,其电势能变小
答案:B
2.(电场力做功)(2022·全国乙卷,19T)(多选)如图,两对等量异号点电荷+q、-q(q>0)固定于正方形的4个顶点上.L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点,O为内切圆的圆心,M为切点.则( )
A.L和N两点处的电场方向相互垂直
B.M点的电场方向平行于该点处的切线,方向向左
C.将一带正电的点电荷从M点移动到O点,电场力做正功
D.将一带正电的点电荷从L点移动到N点,电场力做功为零
解析:AB [A.两个正电荷在N点产生的场强方向由N指向O,N点处于两负电荷连线的中垂线上,则两负电荷在N点产生的场强方向由N指向O,则N点的合场强方向由N指向O,同理可知,两个负电荷在L处产生的场强方向由O指向L,L点处于两正电荷连线的中垂线上,两正电荷在L处产生的场强方向由O指向L,则L处的合场方向由O指向L,由于正方向两对角线垂直平分,则L和N两点处的电场方向相互垂直,故A正确;B.正方形底边的一对等量异号电荷在M点产生的场强方向向左,而正方形上方的一对等量异号电荷在M点产生的场强方向向右,由于M点离上方一对等量异号电荷距离较远,则M点的电场方向向左,故B正确;C.由题图可知,M和O点位于两等量异号电荷的等势线上,即M和O点电势相等,所以将一带正电的点电荷从M点移动到O点,电场力做功为零,故C错误;D.由题图可知,L点的电势低于N点的电势,则将一带正电的点电荷从L点移动到N点,电场力做功不为零,故D错误.故选AB.]
3.(等势面)电场中某三条等势线如图中实线a、b、c所示.一电子仅在一电场力作用下沿直线从P运动到Q,已知电势φa>φb>φc,这一过程电子运动的v-t图象可能是( )
解析:A [结合φa>φb>φc,由题图等势线的特点可确定此电场为非匀强电场,且Q点处电场强度小于P点处电场强度,电子仅在电场力作用下沿直线从P运动到Q,将做加速度越来越小的加速运动,A正确.]
4.(Ex图象)有一半径为R的均匀带电薄球壳,在通过球心的直线上,各点的场强E随与球心的距离x变化的关系如图所示;在球壳外空间,电场分布与电荷量全部集中在球心时相同,已知静电常量为k,半径为R的球面面积为S=4πR2,则下列说法正确的是( )
A.均匀带电球壳带电密度为
B.图中r=1.5R
C.在x轴上各点中有且只有x=R处电势最高
D.球面与球心间电势差为E0R
答案:A
5.(电场线与运动轨迹)如图所示是高压电场干燥中药技术基本原理图,在大导体板MN上铺一薄层中药材,针状电极O和平板电极MN接高压直流电源,其间产生较强的电场.水分子是极性分子,可以看成棒状带电体,一端带正电,另一端带等量负电;水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去,在鼓风机的作用下飞离电场区域从而加速干燥.图中虚线ABCD是某一水分子从A处由静止开始的运动轨迹.下列说法正确的是( )
A.A处的电场强度大于D处
B.B处的电势高于C处
C.水分子做匀变速运动
D.水分子由A运动到C的过程中电势能减少
解析:D [电场线密的地方电场强度大,A处的电场强度小于D处,所以选项A错误;顺着电场线方向电势降低,B处的电势低于C处,所以选项B错误;水分子受到的电场力是变力,所以做变加速运动,选项C错误;水分子两端带等量异种电荷,所以水分子的棒状与电场方向平行,且上端的电场强度大,受到较大的电场力,故水分子受到的合力沿电场线向上,即电场力对水分子做正功,根据功能关系可知电势能减少,选项D正确.]
6.(电场中的导体)(多选)在金属球壳的球心有一个正点电荷,球壳内外的电场线分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.M点的电场强度比K点的大
B.球壳内表面带负电,外表面带正电
C.试探电荷-q在K点的电势能比在L点的大
D.试探电荷-q沿电场线从M点运动到N点,电场力做负功
解析:ABD [由电场线的疏密程度可知,M点的场强大于K点,A正确;由于感应起电,在金属球壳的内表面感应出负电,外表面感应出正电,B正确;负电荷在电场中沿电场线方向运动,电场力做负功,电势能增加,可知C错误,D正确.]
7.(U=Ed在匀强电场中的应用)如图所示,等边三角形ABC处在匀强电场中,其中电势φA=φB=0,φC=φ.保持该电场的大小和方向不变,让等边三角形以A点为轴在纸面内顺时针转过30°,则此时B点的电势为( )
A.φ