内容正文:
高效作业19 电场的能的性质
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微考点一 描述电场能的性质的物理量
1.某种气体—电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成,其上存在等间距小孔,其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示。下列说法正确的是
A.a点所在的线是等势线
B.b点的电场强度比c点的电场强度大
C.b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的电势差的值大
A新教材 夯基固本
√
D.将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时静电力做功为零
【解析】 根据题意,平行金属膜中间夹着绝缘介质,所以其间的电场线沿竖直方向,等势线与电场线互相垂直,沿水平方向,所以a点所在的线是电场线,选项A错误;b点的电场线比c点的电场线要稀疏,故b点的电场强度比c点的电场强度小,选项B错误;可以根据电场线与等势线垂直,画出a点处的等势线,因此b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的电势差的值大,选项C正确;静电力做功与路径无关,取决于电势差,图中d、g两点并不在同一条等势线上,因此静电力做功肯定不为零,选项D错误。
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2.2023·杭州二中模拟(多选)为了测定某平行于纸面的匀强电场的电场强度,某同学进行了如下操作:取电场内某一位置O点为坐标原点建立x轴,选取x轴上到O点距离为r的P点,以O为圆心、r为半径作圆,如图甲所示;从P点起逆时针沿圆周测量圆上各点的电势φ和转过的角度θ;当半径r分别取r0、2r0、3r0时,绘制φ——θ图线如图乙所示。乙图中曲线①②③均在θ=θ0时达到最大值,最大值分别为4φ0、3φ0、2φ0。下列说法正确的是
A.O点为电势零点
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B.曲线①②③的交点M和N在同一等势线上
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3.真空中某静电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称。P、Q两点的电场强度大小分别为EP、EQ,电势分别为φP、φQ。一个带电粒子沿虚线轨迹从M移动至N。以下选项正确的是
A.φP<φQ
B.EQ>EP
C.此带电粒子带负电,它的电势能先变大后变小
D.此带电粒子带正电,它的电势能先变大后变小
√
【解析】 根据沿电场线的方向电势降低,P点的电场线密,等差等势面也密,可知φP>φQ,故A错误;根据电场线的疏密比较电场强度的大小,可知P点的电场线密,电场强度大,EP>EQ,故B错误;根据电场线的特点,可知此电场是由不等量的异种点电荷产生的,其中q1带负电,q2带正电,粒子从M点运动到N点,轨迹向左弯曲,受到了库仑斥力,所以此带电粒子带负电,电势先降低后升高,所以负电荷的电势能先变大后变小,故C正确,D错误。故选C。
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微考点二 电势差与电场强度的关系
4.如图所示,在匀强电场中,A、B、C、D、E、F位于边长L=4 cm的正六边形的顶点上,匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知A、B、C、D的电势分别为-4 V、0、8 V、12 V。下列说法正确的是
A. F点的电势φF=-4 V
B.D、F间的电势差UDF=0
C.该匀强电场的电场线垂直于C、F连线,且指向A
D.该匀强电场的电场强度大小E=200 V/m
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5.2023·长兴中学月考如图所示,扇形OAB的圆心角∠AOB=120°,半径OA为2 m,C点为AB弧的中点。已知匀强电场的电场线平行于扇形所在的平面,一个电荷量为1×10-7 C的正点电荷q1由O点移到无穷远处(电势为0)克服电场力做功为5×10-7 J。若将电荷量为2×10-7 C的负点电荷q2从O点移到A点电势能增加4×10-7 J;将此负点电荷沿圆弧从A点移到C点电场力做功8×10-7 J。则
A.O点的电势为5 V
B.A点的电势高于O点的电势
C.电场强度大小为2 V/m
D.点电荷q1在B点的电势能为1×10-7 J
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微考点三 电场线、等势面和带电粒子运动轨迹问题
6.一簇未标明方向、由一点电荷产生的电场线如图所示,虚线是一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受静电力作用,根据此图可判断出该带电粒子
A.所带电荷的电性与场源电荷的电性相同
B.在a、b两点受静电力大小Fa<Fb
C.在a、b两点的速度大小va<vb
D.在a、b两点的电势能Epa<Epb
√
【解析】 由图可知,粒子的运动轨迹向左弯曲,说明粒子在a、b两点受到的静电力沿电场线向左,粒子与场源电荷相互吸引,两者带异种电荷,故A错误。根据电场线