专题04 电势差-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理上学期期中真题分类汇编(人教版2019)
2024-09-23
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内容正文:
专题04 电势差
考点一 电势差的定义和理解
1.(23-24高二下·广东茂名·阶段练习)如图所示,对其中包含的物理知识说法正确的是( )
A.图甲,导体棒A端因感应带负电,B端因感应带正电
B.图乙,A、B两点与中心电荷的距离相等,故A、B两点的电场强度相同
C.图丙,停在高压线上的小鸟没电死,是因为小鸟的安全电压很高
D.图丁,接有高压电源的静电除尘设备中,距离金属圆筒越近的地方,场强越小
2.(22-23高二上·河北沧州·期中)如图甲,高大建筑物上通常都装有避雷针,雷雨天气时避雷针发生尖端放电现象,中和空气中的电荷,达到避免雷击的目的。图乙所示是某次避雷针放电时的电场线分布,电场线关于直线ac对称,且。以下说法正确的是( )
A.
B.接近建筑物的雷雨云带负电
C.电子在c点的加速度大于在a点的加速度
D.将质子从图中d点由静止释放,质子可能沿电场线运动
3.关于静电场,下列说法正确的是( )
A.在电场中,电势越高的地方,电荷在该点具有的电势能越大
B.由公式可知,在匀强电场中任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比
C.由可知,带电荷量为的正电荷,从点移动到点克服电场力做功为,则、两点间的电势差为
D.在电场中电场强度大的地方,电势一定高
4.如图,a、b是电场线上的两点,将一点电荷q从a移到b,电场力做正功为W,且知a、b间的距离为d,以下说法正确的是( )
A.b处的电场强度大小一定为
B.a处的电场强度大小一定为
C.a、b两点间的电势差一定为
D.a点的电势一定为
5.(22-23高二上·北京西城·期中)带有等量异号电荷、相距10cm的平行板A和B之间有一个匀强电场,电场强度方向向下。电场中C点距B板3cm,D点距A板2cm。如果令A板接地(即电势),关于C、D两点电势、和两点间电势差说法正确的是( )
A.,,
B.,,
C.,,
D.,,
6.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.点所在的线是电场线
B.点的电场强度比点大
C.、两点间的电势差的值比、两点间的小
D.将电荷沿图中的线从移动时电场力做功不为零
7.避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。图示为避雷针上方有雷雨时避雷针MN附近的电场线分布示意图,电场线关于直线MN对称。虚线ABCD为一重力不计的带电粒子在电场中仅在电场力作用下从A运动到D的轨迹,则( )
A.该粒子在A点时的加速度比在B点时的加速度大
B.A点的电势比B点的电势高
C.该粒子带负电
D.
8.如图所示A、B、C是平行纸面的匀强电场中的三点,它们之间的距离均为L,电荷量为的电荷由A移动到C电场力做功,该电荷由C移动到B电场力做功,若B点电势为零,以下说法正确的是( )
A.A点电势为2V B.C点电势为
C.电场的方向为垂直于AC指向B D.电场的方向为由C指向A
9.对于电场中确定的A、B两点,关于表达式,下列说法正确的是:
A.电势差Uab随着电场力所做的功Wab变化而变化
B.Wab随着检验电荷q运动路径不同而变化
C.检验电荷q的大小直接影响电势差Uab的大小
D.电势差Uab由电场决定,与电场力做功WAB及检验电荷q无关
考点二 电势差的计算
10.(23-24高二上·天津·期中)如图,,三点都在匀强电场中,已知,,,把一个电荷量的正电荷从移到,电场力的做功为零;从移到,电场力做功为,则该匀强电场的场强大小和方向是( )
A.,垂直向左 B.,垂直向右
C.,垂直斜向上 D.,垂直斜向下
11.(23-24高二上·四川成都·期中)如图,在匀强电场中有一虚线圆,ab和cd是圆的两条直径,其中ab与电场方向的夹角为60°,与电场方向平行,两点的电势差。则( )
A.电场强度的大小 B.点的电势比点的低5V
C.将电子从点移到点,电场力做正功 D.电子在点的电势能大于在点的电势能
12.(23-24高三上·河北·期中)如图所示,匀强电场中有A、B、C三点,已知A、B两点间的距离为2.5cm,A,C两点间的距离为8cm,∠BAC=37°,匀强电场方向平行于A、B、C三点所确定的平面.现把电荷量q=5×10-9C的带正电的点电荷由A点移到B点,该过程中电场力做功W1=2.5×10-8J,当将该点电荷由A点移到C点,电场力做功W2=1×10-7J,若取A点的电势为零,则(sin37°=0.6,cos37°=0.8)( )
A.该点电荷在B点的电势能为2.5×10-8J B.A、B两点间的电势差UAB=-5V
C.C点电势UC=20V D.匀强电场的场强大小为250V/m
13.如图所示,真空中静止点电荷产生的电场中,A、B为同一条电场线上的两点。取无穷远处电势为零。电荷量为-q的检验电荷,在A点的电势能为EPA,在B点的电势能为EPB,则A、B两点间的电势差UAB等于( )
A. B.
C. D.
14.如图所示,为正方形,电荷量分别为和的两点电荷固定在、两点。先将一电荷量为的点电荷从无穷远处(电势为0)移到点,此过程中电场力做功为。再将从点移到点。下列说法正确的是( )
A.在点的电势能为
B.移入点之前,点的电势为
C.从点移到点的过程中,所受电场力做的功为零
D.从点移到点的过程中,所受电场力做的功为
15.如图所示,实线为匀强电场的电场线(图中未画出匀强电场的方向),虚线表示等势面且等间距分布,a点的电势,c点的电势,则a、c中点b处的电势( )
A.等于25V B.等于30V C.等于35V D.等于40V
16.(22-23高三上·江西南昌·期中)在圆锥体空间的顶点O固定一正点电荷,底面圆周上有三点a、b、c,O是底面圆心,d点为Oc的中点,在该点电荷所产生的电场中,正确的判断是( )
A.a、b、c三点的电场强度相同
B.d点与O点电势差和O点与c点电势差关系为=
C.带正电的检验电荷沿直线从a至O过程中电场力增大,电势能增大
D.带负电的检验电荷沿直线从a至b过程中电势能先增大后减小
17.如图所示,一簇电场线的分布关于y轴对称,O是坐标原点,M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四个点,其中M、N在y轴上,Q点在x轴上,则下列说法不正确的是( )
A.M点的电势比Q点的电势低
B.O、M间的电势差小于N、O间的电势差
C.O点的场强小于M点的场强
D.将一负电荷由M点移到N点,电场力做正功
18.一电场的电场线分布如图所示,电场中有A、B、C三点,且,则下列关系中正确的是( )
A.电场强度大小关系为
B.电势
C.将一带正电粒子由A经B移至C点过程中,电势能先增大再减小
D.将一带负电粒子由A经B移至C点过程中,电场力先做负功再做正功
考点三 等势面
19.(23-24高二下·浙江·期中)避雷针是用来保护建筑物避免雷击的装置。当雷云放电时,在避雷针顶端形成局部电场集中的空间,引导雷电向避雷针放电,将雷电流引入大地。避雷针周围电场的等势面分布情况如图所示,在等势面中有A、B、C、D四点。下列说法中正确的是( )
A.C点场强大于B点场强
B.AD连线中点的电势为8.5kV
C.同一带负电的雨滴在C点的电势能小于在B点的电势能
D.同一带负电的雨滴从C点移动到B点,电场力做正功
20.(23-24高二上·江西南昌·期中)如图所示,虚线A、B、C、D是某匀强电场中的4个平行且等距的等势面,两等势面间的距离为1cm,其中等势面B的电势为0,一电子仅在静电力的作用下运动,经过A、D等势面时的动能分别为22eV和10eV,则下列说法正确的是
A.等势面C的电势为4V
B.该匀强电场的电场强度为200V/m,方向水平向左
C.电子在等势面D的电势能为8eV
D.该电子一定能到达电势为-16V的等势面
21.(22-23高二上·广东深圳·期末)如图,A、B、C、D、P为正方体的顶点,有一正点电荷固定在P点,则 ( )
A.顶点A、C的电场强度相同
B.顶点D的场强小于B的场强
C.正方体侧面ABCD为等势面
D.带正电的粒子沿AC移动,电势能先增大后减小
22.(23-24高二上·吉林松原·期中)电子在电场中仅在电场力的作用下运动时,由a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示。图中一组平行等距实线可能是电场线,也可能是等势线,下列说法正确的是( )
A.若图中实线是电场线,则a点的电势一定比b点的电势高
B.若图中实线是等势线,则电子在a点的速率一定大于在b点的速率
C.若电子在a点的速度较大,则图中实线是电场线
D.不论图中实线是电场线还是等势线,电子在a点的电势能都比在b点的电势能小
23.(23-24高二上·重庆北碚·期中)如图所示是某同学在研究等量异种电荷电场时所画的等势面,该同学根据实验情况选取了零电势位置后,将其中两个等势面的电势标注在图上。已知相邻等势面间的电势差相等,则( )
A.b点电势为零
B.电子在a点的电势能为
C.电子从a点运动到b点,电势能增加
D.电子从a点运动到b点,电势能减少
24.(23-24高二上·广东汕头·期中)近年来,纺织服装作为汕头“三新两特一大”产业中的特色产业之一,已经形成了完整的产业链,织布是其中重要的一环。 现代纺纱织布采用的是静电技术,即利用高压静电场使单纤维两端带异种电荷,在电场力作用下使纤维伸直、平行排列和凝聚的纺纱工艺。 如图所示为其电场分布简图,下列说法正确的是( )
A.虚线可能是等势线
B.电场强度
C.在C点静止释放一电子,它将在电场力作用下沿着虚线CD运动
D.负电荷在C点的电势能大于其在A点的电势能
25.(23-24高二上·山西太原·期中)如图所示,三条虚线表示某电场中的三个等差等势面,电势分别为。带电粒子仅在电场力作用下按图中实线轨迹从A点运动到B点,下列说法正确的是( )
A.
B.粒子在运动过程中经过A点的速度比B点的速度大
C.粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
D.粒子在A点的电势能小于在B点的电势能
26.(23-24高三上·黑龙江哈尔滨·期中)在一足够大的区域内存在匀强电场,电场强度的方向与三角形abc在同一平面内,其中a、b、c三点电势分别为2V、12V、6V。已知ab的距离为5cm,ac的距离为,ac和ab的夹角为。下列说法正确的是( )
A.将一质子从b点自由释放,该质子可能经过c点
B.将电子从a点以一定的初动能抛出,在三角形区域内,经过c点的电子动能增量最大
C.电场强度的方向从c点指向a点
D.电场强度的大小为200V/m
27.(23-24高二上·广西南宁·期中)如图所示为一电场等势面的分布情况。虚线为一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,A、B为轨迹上的两点,则( )
A.A点的场强小于B点的场强
B.带电粒子在A点的动能大于在B点的动能
C.带电粒子在A点的电势能大书B点的电势能
D.电场线由A指向B
28.(23-24高二上·广东广州·期中)如图所示,在匀强电场中有边长为5cm的等边三角形ABC,三角形所在平面与匀强电场的电场线平行。O点为该三角形的中心,D、E、F分别为AB、BC和AC边的中点。三角形各顶点的电势分别为、、,下列说法正确的是( )
A.O点电势为4V
B.匀强电场的场强大小为,方向由A指向C
C.将电子由E点移到F点,电子的电势能减小了
D.在三角形ABC内切圆的圆周上,D点电势最低
29.(23-24高二上·四川成都·期中)一匀强电场的方向平行于平面,平面内三点的位置如图所示,三点的电势分别为。下列说法正确的是( )
A.电场强度的大小为
B.坐标原点处的电势为1V
C.电子在点的电势能比在点的高7eV
D.电子从点运动到点,电场力做功为
30.(23-24高二上·四川成都·期中)如图所示,A、B、C、D为一匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点,其中AB=4cm,AC=cm,电场线与矩形所在平面平行。已知将q为2.0×10-9C的负电荷从A点移到B点,静电力做功8.0×10-9J;将这个电荷从B点移到C点电势能增加了ΔEpBC=3.2×10-8J。设A点电势为零,则( )
A.B点的电势为-4V
B.若将该电荷从A点移到D点,该电荷电势能增加1.6×10-8J
C.匀强电场的电场强度大小为200V/m
D.匀强电场的电场强度方向沿BC连线有C指向B
31.(23-24高二上·四川成都·期中)如图所示,a、b、c、d是某匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点,ab=cd=L,ad=bc=2L,电场线与矩形所在平面平行。已知a点电势为20V,b点电势为24V,d点电势为12V。一个质子从b点以v0的速度射入此电场,入射方向与bc成45°,一段时间后经过c点(不计质子的重力),下列判断正确的是( )
A.c点电势高于a点电势
B.场强的大小为
C.质子从b运动到c,电势能减少8eV
D.质子从b运动到c,电势能增加8eV
32.(23-24高二上·福建福州·期中)如图所示,在xOy坐标系中,x轴上关于y轴对称的A、C两点固定等量异种点电荷+Q、-Q,B、D两点分别位于第二、四象限,ABCD为平行四边形,边BC、AD分别与y轴交于E、F两点,以下说法正确的是( )
A.E、F两点电势相等
B.B、D两点电场强度不同
C.试探电荷+q从B点移到D点,电势能减小
D.试探电荷+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做的功不同
33.(23-24高二上·黑龙江·期中)如图所示,在直角中,,,匀强电场的电场线平行于所在平面,且A、B、C点的电势分别为、、。下列说法正确的是( )
A.电场强度的方向沿方向
B.电场强度的大小为
C.一个电子从A点移动到点,电场力做功为零
D.一个电子从B点移动到点,电场力做功为
34.(23-24高二上·江西赣州·期中)如图所示,圆的圆心为、半径,直径与直径间的夹角为60°,匀强电场与圆所在的平面平行(图中未画出),、、三点的电势分别为2V、8V、2V,下列说法正确的是( )
A.点的电势为3V
B.圆周上弧的中点电势最低
C.匀强电场的电场强度的大小为
D.将一电子从点移动到点,电子克服电场力做的功为3eV
35.(23-24高二上·甘肃白银·期中)如图所示,在一与匀强电场平行的平面内建立xOy平面坐标系,在y轴和x轴上分别有A点和B点,,,C为AB的中点,A、B两点的电势分别为2V、14V,原点O的电势为8V,下列说法正确的是( )
A.C点的电势为8V
B.OC为匀强电场的一条电场线,且电场方向由O点指向C点
C.将一电子从B点移动到A点,电场力做的功为12eV
D.匀强电场的电场强度的大小为125V/m
36.(22-23高二上·广东中山·期中)如图所示,以坐标原点O为圆心、半径为r的圆与坐标轴交于a、b、c、d,在O点固定一个正点电荷Q,另外还有一方向与x轴正方向相同、场强大小为E的匀强电场。当一正点电荷q在圆上移动时,则( )
A.从a移到d,电场力对q做功为
B.从a移到c,电场力对q不做功
C.从d移到b,电场力对q做功为
D.从d移到a,电场力对q做功为
37.(23-24高二上·四川成都·期末)如图,空间有一范围足够大的匀强电场,场强方向与梯形区域ABCD平行,已知,,,,,一比荷为的带负电粒子由A点沿AD方向以速率v0进入该电场,恰好可以通过C点。不计粒子的重力,下列说法正确的是( )
A.D点电势为10V B.场强方向由D指向B
C.该粒子到达C点时速度大小为 D.该粒子到达C点时速度方向与BC边垂直
38.(23-24高二上·内蒙古呼和浩特·期中)如图所示为某静电除尘装置的原理图,废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在静电力作用下向集尘板迁移并沉积的轨迹,A、B两点是轨迹与电场线的交点。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化,则以下说法正确的是( )
A.尘埃在B点的加速度小于在A点的加速度
B.尘埃在B点的电势能大于在A点的电势能
C.尘埃在迁移过程中做类平抛运动
D.尘埃在迁移过程中电势能先增大后减小
39.(23-24高三上·江西鹰潭·期中)如图,一匀强电场方向与直角三角形ACD平面平行,,,AC边长度为15cm,过D点作AC的垂线垂足为E,A、C、D三点的电势分别为27V、和。,由以上信息可以得出( )
A.E点的电势为
B.匀强电场的方向由A指向C
C.匀强电场的大小为250V/m
D.把一电子从C点移到E点,电场力做的功为21eV
40.如图所示,两个平行金属板相距d=3cm,M板带正电,N板带负电且接地。两个板间电势差为U=300 V。A点距M板1cm,B板距N板1cm。求:
(1)该匀强电场的场强大小。
(2)A、B两点的电势差UAB。
(3)将 q=-2×10-6C的点电荷从A移到B,电场力做了多少功。
(4)将q=-2×10-6C的点电荷放在B点所具有的电势能。
41.(22-23高二上·广东中山·期中)如图所示,a、b、c三点处在某一匀强电场中,该电场方向与a、b两点的连线平行,已知ab的长度,ac的长度,ab与ac间的夹角,现把带电荷量为的点电荷从a点移到b点,电场力做功为。求:
(1)a、b两点间的电势差;
(2)该匀强电场场强E的大小和方向;
(3)把该电荷从b点移到c点,电场力做的功。
42.(23-24高二上·江西南昌·期中)如图1所示,匀强电场中有一直角三角形ABC,其中∠A为直角,,O为BC的中点,A、B的距离为2m。电场方向沿AO方向。在A点放一试探电荷,其受力与电荷量之间的的关系如图2中直线所示。取O点的电势为零,
(1)求匀强电场的大小;
(2)求A、C两点的电势、;
(3)将一电荷量的正点电荷从A点沿ABC移动到C点,求:静电力所做的功。
43.(23-24高二上·广西桂林·期中)图中虚线、、、、表示匀强电场中的五个等势面,两相邻等势面平行且间距相等。一电子(不计重力)射入电场后的运动轨迹如图中实线所示,已知等势面的电势为2V,电子经过等势面时的速率为,电子经过时的动能为10eV,从到的过程中克服电场力所做的功为4eV,求:
(1)等势面上的电势;
(2)该电子经过等势面时的电势能;
(3)该电子经过等势面时速度的大小。
44.(23-24高二上·四川成都·期中)如图所示,竖直平面内有两个水平固定的等量同种负点电荷,A、O、B在两电荷连线的中垂线上,O为两电荷连线中点,,将一带正电的小球由A点静止释放,小球可最远运动至O点,已知小球的质量为m、电量为q。若在A点给小球一竖直向上的初速度,则小球向上最远运动至B点,重力加速度为g。求:
(1)小球在A点的初速度大小;
(2)A、O两点的电势差大小;
(3)该小球从A点以的初速度向上运动到B点的过程中经过O点时速度大小。
45.(22-23高一下·江苏淮安·期中)如图所示,实线为某匀强电场中三个等势面,相邻两个等势面间的电势差相等。图中等势面上的点A、B、C,AB两点连线的长度是25cm,AB连线与等势面夹角53°,现把一带电量为的试探电荷从A移至B,电场力做功为,求;
(1)A、B两点间的电势差;
(2)该匀强电场的场强大小与方向;
(3)若令C处电势为0V,则该电荷在A点电势能为多少?
46.(22-23高二上·福建漳州·期中)如图所示,在匀强电场中,将带电荷量的电荷从电场中的A点移到B点,电场力做了的功,再从B点移到C点,克服电场力做了的功.
(1)求A、B两点间的电势差和B、C两点间的电势差;
(2)若B点的电势为0V,则A点和C点的电势分别为多少?
(3)作出过B点的一条电场线。
47.如图所示,光滑绝缘细杆倾斜放置,与水平面夹角为30°,杆上有A、B、C三点,与C点在同一水平面上的O点固定一正电荷Q,且OC=OB,质量为m,电荷量为-q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑,已知,AB=L,小球滑到B点时的速度大小为,求:
(1)小球由A到B的过程中电场力做的功;
(2)A、C两点的电势差。
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专题04 电势差
考点一 电势差的定义和理解
1.(23-24高二下·广东茂名·阶段练习)如图所示,对其中包含的物理知识说法正确的是( )
A.图甲,导体棒A端因感应带负电,B端因感应带正电
B.图乙,A、B两点与中心电荷的距离相等,故A、B两点的电场强度相同
C.图丙,停在高压线上的小鸟没电死,是因为小鸟的安全电压很高
D.图丁,接有高压电源的静电除尘设备中,距离金属圆筒越近的地方,场强越小
【答案】D
【详解】A.图甲,根据静电感应原理可知,导体棒A端因感应带负电,由于导体棒A端接地,所以B端不带电,故A错误;
B.图乙,A、B两点与中心电荷的距离相等,故A、B两点的电场强度大小相等,方向不同,故B错误;
C.图丙,停在高压线上的小鸟没电死,是因为小鸟双脚落在同一条导线上,两脚间的距离很小,电压很低,几乎没有电流流过小鸟的身体,故C错误;
D.图丁,接有高压电源的静电除尘设备中,距离金属圆筒中心越近的地方,场强越大;距离金属圆筒壁越近的地方,场强越小,故D正确。
故选D。
2.(22-23高二上·河北沧州·期中)如图甲,高大建筑物上通常都装有避雷针,雷雨天气时避雷针发生尖端放电现象,中和空气中的电荷,达到避免雷击的目的。图乙所示是某次避雷针放电时的电场线分布,电场线关于直线ac对称,且。以下说法正确的是( )
A.
B.接近建筑物的雷雨云带负电
C.电子在c点的加速度大于在a点的加速度
D.将质子从图中d点由静止释放,质子可能沿电场线运动
【答案】A
【详解】A.电场线的疏密程度表示场强的大小,由图可知ab段的平均电场强度要大于bc段的电场强度,根据
U=Ed
可得
因为,所以
故A正确;
B.由图乙可知避雷针带负电,避雷针带电是由于带电的雷雨云靠近避雷针发生静电感应现象产生的,因此可推知此时接近建筑物的雷雨云带正电,故B错误;
C.电场线的疏密程度表示场强的大小,可知a点的场强大于c点的场强,所以电子在c点所受电场力小于在a点所受电场力,则电子在c点的加速度小于在a点的加速度,故C错误;
D.由于d点所在的电场线是曲线,所以只在电场力作用下,由d点静止释放的质子不可能沿电场线运动,故D错误。
故选A。
3.关于静电场,下列说法正确的是( )
A.在电场中,电势越高的地方,电荷在该点具有的电势能越大
B.由公式可知,在匀强电场中任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比
C.由可知,带电荷量为的正电荷,从点移动到点克服电场力做功为,则、两点间的电势差为
D.在电场中电场强度大的地方,电势一定高
【答案】C
【详解】A.根据Ep=qφ知,在电场中,电势越高的地方,负电荷在该点具有的电势能越小,正电荷在该点具有的电势能越大,故A错误;
B.由公式U=Ed可知,在匀强电场中任意两点间的电势差与这两点间沿电场方向的距离成正比,故B错误;
C.由可知,带电荷量为的正电荷,从点移动到点克服电场力做功为,则、两点间的电势差为,故C正确;
D.电场强度与电势无关,电场强度大,电势不一定高,故D错误。
故选C。
4.如图,a、b是电场线上的两点,将一点电荷q从a移到b,电场力做正功为W,且知a、b间的距离为d,以下说法正确的是( )
A.b处的电场强度大小一定为
B.a处的电场强度大小一定为
C.a、b两点间的电势差一定为
D.a点的电势一定为
【答案】C
【详解】C.根据可知a、b两点间的电势差一定为,故C正确;
ABD.由于无法确定该电场是否是匀强电场,也没有规定零势能点,所以无法确定、两点的电场强度,以及点的电势,故ABD错误。
故选C。
5.(22-23高二上·北京西城·期中)带有等量异号电荷、相距10cm的平行板A和B之间有一个匀强电场,电场强度方向向下。电场中C点距B板3cm,D点距A板2cm。如果令A板接地(即电势),关于C、D两点电势、和两点间电势差说法正确的是( )
A.,,
B.,,
C.,,
D.,,
【答案】B
【详解】
可得
同理可得
故选B。
6.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.点所在的线是电场线
B.点的电场强度比点大
C.、两点间的电势差的值比、两点间的小
D.将电荷沿图中的线从移动时电场力做功不为零
【答案】D
【详解】A.因上下为两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜,则点所在的线是等势线,A错误;
B.因处的电场线比点处密集,则点的电场强度比点大,B错误;
C.因、两处所处的线为等势线,可知、两点间的电势差的值比、两点间的大, C错误;
D.因、两点在同一电场线上,电势不相等,则将电荷沿图中的线从移动时电场力做功不为零,D正确。
故选D。
7.避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。图示为避雷针上方有雷雨时避雷针MN附近的电场线分布示意图,电场线关于直线MN对称。虚线ABCD为一重力不计的带电粒子在电场中仅在电场力作用下从A运动到D的轨迹,则( )
A.该粒子在A点时的加速度比在B点时的加速度大
B.A点的电势比B点的电势高
C.该粒子带负电
D.
【答案】A
【详解】A.根据电场线疏密程度表示电场强度大小可知,该粒子在A点时的加速度比在B点时的加速度大,故A正确;
B.根据沿电场线方向电势降低可知,A点的电势比B点的电势低,故B错误;
C.根据运动轨迹可以看出,粒子受到向上的电场力,由于场强方向向上,则粒子带正电,故C错误;
D.由对称可知
故D错误。
故选A。
8.如图所示A、B、C是平行纸面的匀强电场中的三点,它们之间的距离均为L,电荷量为的电荷由A移动到C电场力做功,该电荷由C移动到B电场力做功,若B点电势为零,以下说法正确的是( )
A.A点电势为2V B.C点电势为
C.电场的方向为垂直于AC指向B D.电场的方向为由C指向A
【答案】D
【详解】AB.C到B根据电势差定义式可得
又因为B点电势为零,故有
解得
A到C有
又有
解得
故A项和B项错误;
CD.如图所示,取AC中点为N,连接BN,由上述分析可知,AC连线的中点N电势为零,BN电势相等即为等势线,三角形ABC为等边三角形,故BN与AC垂直。电场线与等势线垂直,且沿着电场线的方向电势降低,所以电场的方向为由C指向A,故C项错误,D项正确。
故选D。
9.对于电场中确定的A、B两点,关于表达式,下列说法正确的是:
A.电势差Uab随着电场力所做的功Wab变化而变化
B.Wab随着检验电荷q运动路径不同而变化
C.检验电荷q的大小直接影响电势差Uab的大小
D.电势差Uab由电场决定,与电场力做功WAB及检验电荷q无关
【答案】D
【详解】ACD.电势差的定义式为,是用比值法定义的物理量,其特点是电势差与试探电荷无关,由电场的强度和两点的位置决定;故A,C错误,D正确.
B.电场力做功是与路径无关,只由初末位置的电势差有关;故B错误.
考点二 电势差的计算
10.(23-24高二上·天津·期中)如图,,三点都在匀强电场中,已知,,,把一个电荷量的正电荷从移到,电场力的做功为零;从移到,电场力做功为,则该匀强电场的场强大小和方向是( )
A.,垂直向左 B.,垂直向右
C.,垂直斜向上 D.,垂直斜向下
【答案】D
【详解】把一个正电荷从A移到B,电场力做功为零,可知为等势面,从移到,电场力做功为,则间的电势差为
根据沿电场线电势降低,可知匀强电场的场强方向垂直AB斜向下,该匀强电场的场强大小为
故选D。
11.(23-24高二上·四川成都·期中)如图,在匀强电场中有一虚线圆,ab和cd是圆的两条直径,其中ab与电场方向的夹角为60°,与电场方向平行,两点的电势差。则( )
A.电场强度的大小 B.点的电势比点的低5V
C.将电子从点移到点,电场力做正功 D.电子在点的电势能大于在点的电势能
【答案】D
【详解】A.两点的电势差
解得电场强度的大小
故A错误;
B.两点的电势差
故B错误;
C.将电子从c点移到d点,因电子所受的电场力与位移方向相反,可知电场力做负功,故C错误;
D.根据沿电场线电势降低,点的电势大于点的电势,电子带负电,负电荷在高电势处电势能反而小,故电子在点的电势能大于在点的电势能,故D正确。
故选D。
12.(23-24高三上·河北·期中)如图所示,匀强电场中有A、B、C三点,已知A、B两点间的距离为2.5cm,A,C两点间的距离为8cm,∠BAC=37°,匀强电场方向平行于A、B、C三点所确定的平面.现把电荷量q=5×10-9C的带正电的点电荷由A点移到B点,该过程中电场力做功W1=2.5×10-8J,当将该点电荷由A点移到C点,电场力做功W2=1×10-7J,若取A点的电势为零,则(sin37°=0.6,cos37°=0.8)( )
A.该点电荷在B点的电势能为2.5×10-8J B.A、B两点间的电势差UAB=-5V
C.C点电势UC=20V D.匀强电场的场强大小为250V/m
【答案】D
【详解】A.点电荷由移至,电场力做正功,,则电势能减小,因,有
故
A项错误;
B.由
可知
则
B项错误;
C.同理可得
则
C项错误;
D.在连线上取一点,使,则,连结,则为等势线,因,则,故电场沿方向,场强
D项正确。
故选D。
13.如图所示,真空中静止点电荷产生的电场中,A、B为同一条电场线上的两点。取无穷远处电势为零。电荷量为-q的检验电荷,在A点的电势能为EPA,在B点的电势能为EPB,则A、B两点间的电势差UAB等于( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A与B两点间的电势差为
从A到B根据电场力做的功与电势能变化的关系,有
联立解得
故选D。
14.如图所示,为正方形,电荷量分别为和的两点电荷固定在、两点。先将一电荷量为的点电荷从无穷远处(电势为0)移到点,此过程中电场力做功为。再将从点移到点。下列说法正确的是( )
A.在点的电势能为
B.移入点之前,点的电势为
C.从点移到点的过程中,所受电场力做的功为零
D.从点移到点的过程中,所受电场力做的功为
【答案】D
【详解】A.将一电荷量为-q的点电荷Q1从无穷远处(电势为0)移到C点,此过程中电场力做负功,电势能增加,所以电势能为
EPC=-W
B.无穷远电势为零,根据
W=-q(0-φC)
可知C点的电势为
根据等量异种电荷电势分布规律可知
故B错误;
C.根据等量异种电荷电势分布规律可知
所以电荷从C点移到D点的过程中,电势能减小,所受电场力做正功,故C错误;
D.Q1从C点移到D点的过程中,所受电场力做的功为
故D正确。
故选D。
15.如图所示,实线为匀强电场的电场线(图中未画出匀强电场的方向),虚线表示等势面且等间距分布,a点的电势,c点的电势,则a、c中点b处的电势( )
A.等于25V B.等于30V C.等于35V D.等于40V
【答案】C
【详解】b处的电势
故选C。
16.(22-23高三上·江西南昌·期中)在圆锥体空间的顶点O固定一正点电荷,底面圆周上有三点a、b、c,O是底面圆心,d点为Oc的中点,在该点电荷所产生的电场中,正确的判断是( )
A.a、b、c三点的电场强度相同
B.d点与O点电势差和O点与c点电势差关系为=
C.带正电的检验电荷沿直线从a至O过程中电场力增大,电势能增大
D.带负电的检验电荷沿直线从a至b过程中电势能先增大后减小
【答案】C
【详解】A.a、b、c三点的电场强度方向不同,a点的电场强度方向由O指向a,b点的电场强度方向由O指向b,c点的电场强度方向由O指向c,故A错误;
B.根据
有
>
故B错误;
C.电场线越密集,场强越大,电场力越大,带正电的检验电荷沿直线从a至O过程中电场力增大,又
电场力做负功,电势能增大,故C正确;
D.带负电的检验电荷沿直线从a至b过程中电势能先减小后增大,故D错误。
故选C。
17.如图所示,一簇电场线的分布关于y轴对称,O是坐标原点,M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四个点,其中M、N在y轴上,Q点在x轴上,则下列说法不正确的是( )
A.M点的电势比Q点的电势低
B.O、M间的电势差小于N、O间的电势差
C.O点的场强小于M点的场强
D.将一负电荷由M点移到N点,电场力做正功
【答案】C
【详解】A.根据顺着电场线的方向电势降低可知,M点的电势比P点的电势低,A不符合题意;
B.O、M间的场强小于N、O间的场强,
由公式
分析得知,O、M间的电势差小于N、O间的电势差,B不符合题意;
C.由图可得到,O点的电势高于Q点的电势,根据推论:正电荷在电势高处电势能大,则正电荷在O点时的电势能大于在Q点时的电势能,C符合题意;
D.M点的电势比P点的电势低,则负电荷在M点的电势能比在P点的电势能大,所以将一负电荷由M点移到P点时,电势能减小,电场力将正功,D不符合题意。
故选C。
18.一电场的电场线分布如图所示,电场中有A、B、C三点,且,则下列关系中正确的是( )
A.电场强度大小关系为
B.电势
C.将一带正电粒子由A经B移至C点过程中,电势能先增大再减小
D.将一带负电粒子由A经B移至C点过程中,电场力先做负功再做正功
【答案】C
【详解】A.电场线的疏密反应场强的大小,因此,A错误;
B.由于等势面与电场线垂直,如图所示
可知
B错误;
C.将一带正电粒子由A经B移至C点过程中,电场力先做负功在做正功,电势能先增大再减小,C正确;
D.将一带负电粒子由A经B移至C点过程中,电场力先做正功再做负功,D错误。
故选C。
考点三 等势面
19.(23-24高二下·浙江·期中)避雷针是用来保护建筑物避免雷击的装置。当雷云放电时,在避雷针顶端形成局部电场集中的空间,引导雷电向避雷针放电,将雷电流引入大地。避雷针周围电场的等势面分布情况如图所示,在等势面中有A、B、C、D四点。下列说法中正确的是( )
A.C点场强大于B点场强
B.AD连线中点的电势为8.5kV
C.同一带负电的雨滴在C点的电势能小于在B点的电势能
D.同一带负电的雨滴从C点移动到B点,电场力做正功
【答案】D
【详解】A.等势面的疏密表示电场强弱,C点的等势面比B点的等势面稀疏,所以C点场强小于B点场强,故A错误;
B.AD之间不是匀强电场,AD连线中点的电势不一定为8.5kV,故B错误;
C.由图可知
又,所以同一带负电的雨滴在C点的电势能大于在B点的电势能,故C错误;
D.同一带负电的雨滴在C点的电势能大于在B点的电势能,所以同一带负电的雨滴从C点移动到B点,电场力做正功,故D正确。
故选D。
20.(23-24高二上·江西南昌·期中)如图所示,虚线A、B、C、D是某匀强电场中的4个平行且等距的等势面,两等势面间的距离为1cm,其中等势面B的电势为0,一电子仅在静电力的作用下运动,经过A、D等势面时的动能分别为22eV和10eV,则下列说法正确的是
A.等势面C的电势为4V
B.该匀强电场的电场强度为200V/m,方向水平向左
C.电子在等势面D的电势能为8eV
D.该电子一定能到达电势为-16V的等势面
【答案】C
【详解】A.从A到D电子的动能减小,可知电场线向右,A电势最高,等势面B的电势为0,设相邻等势面的电势差为U,则A等势面的电势为+U,D的电势为-2U,则从A到D由动能定理
解得
U=4V
则等势面C的电势为-4V,选项A错误;
B.该匀强电场的电场强度为
方向水平向右,选项B错误;
C.电子在等势面D的电势能为
选项C正确;
D.因只有电场力做功,动能与电势能之和保持不变,当电子的速度为零时,由能量守恒定律,可知
其中UD=-8V,解得
φ=-18V
可知电子可以到达电势为-16V的等势面。
若电子初速度方向与电场力方向有夹角时,当电子速度为零时,在垂直于电场方向存在分速度,电子有可能不能到达-16V的等势面,故D错误。
故选C。
21.(22-23高二上·广东深圳·期末)如图,A、B、C、D、P为正方体的顶点,有一正点电荷固定在P点,则 ( )
A.顶点A、C的电场强度相同
B.顶点D的场强小于B的场强
C.正方体侧面ABCD为等势面
D.带正电的粒子沿AC移动,电势能先增大后减小
【答案】D
【详解】A.点电荷场强公式为,顶点A、C到P的距离相等,故A、C点的场强大小相等,但场强方向不同,故A错误;
B.根据点电荷场强公式为,可知,顶点D的场强大于B的场强,故B错误;
C.点电荷形成的电场中的等势面为以场源电荷为圆心的球面,故正方体侧面ABCD不是等势面,故C错误;
D.带正电的粒子沿AC移动,与P点的距离先减小后增大,故库仑斥力先做负功后做正功,导致电势能先增大后减小,故D正确。
故选D。
22.(23-24高二上·吉林松原·期中)电子在电场中仅在电场力的作用下运动时,由a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示。图中一组平行等距实线可能是电场线,也可能是等势线,下列说法正确的是( )
A.若图中实线是电场线,则a点的电势一定比b点的电势高
B.若图中实线是等势线,则电子在a点的速率一定大于在b点的速率
C.若电子在a点的速度较大,则图中实线是电场线
D.不论图中实线是电场线还是等势线,电子在a点的电势能都比在b点的电势能小
【答案】B
【详解】A.若图中实线是电场线,由电子轨迹的弯曲方向可知其所受电场力水平向右,即电场方向水平向左,根据沿电场线方向,电势降低易知a点的电势一定比b点的电势低,a点的动能一定比b点的动能小。故A错误;
B.若图中实线是等势线,由电子轨迹的弯曲方向可知其所受电场力竖直向下,即电场方向竖直向上,易知电子的受力与速度方向夹角为钝角,电场力做负功,电子的动能减小,则电子在a点的速率一定大于在b点的速率。故B正确;
C.根据前面分析可知,若电子在a点的速度较大,则图中实线是等势线。故C错误;
D.根据
若图中实线是电场线由A选项可知,电子在a点的电势能都比在b点的电势能大。若图中实线是等势线,根据仅在电场力作用下,电子的动能和电势能之和保持不变,由B选项可知,电子在a点的电势能都比在b点的电势能小。故D错误。
故选B。
23.(23-24高二上·重庆北碚·期中)如图所示是某同学在研究等量异种电荷电场时所画的等势面,该同学根据实验情况选取了零电势位置后,将其中两个等势面的电势标注在图上。已知相邻等势面间的电势差相等,则( )
A.b点电势为零
B.电子在a点的电势能为
C.电子从a点运动到b点,电势能增加
D.电子从a点运动到b点,电势能减少
【答案】C
【详解】已知相邻等势面间的电势差相等,根据电场线的方向可知,1.2V与0.6V之间有三个间隔,则每个间隔的电势差为
则
根据电势能和电势之间关系可知
电势差和电势之间的关系
则电子从a点运动到b点,电场力做功为
由于电场力做了,电势能会增加。
故选C。
24.(23-24高二上·广东汕头·期中)近年来,纺织服装作为汕头“三新两特一大”产业中的特色产业之一,已经形成了完整的产业链,织布是其中重要的一环。 现代纺纱织布采用的是静电技术,即利用高压静电场使单纤维两端带异种电荷,在电场力作用下使纤维伸直、平行排列和凝聚的纺纱工艺。 如图所示为其电场分布简图,下列说法正确的是( )
A.虚线可能是等势线
B.电场强度
C.在C点静止释放一电子,它将在电场力作用下沿着虚线CD运动
D.负电荷在C点的电势能大于其在A点的电势能
【答案】D
【详解】A.电极是等势体,其表面是等势面,根据电场线与等势面垂直可知虚线应是电场线,故A错误;
B.由电场线的疏密表示电场强度的大小可知
EA<EB<EC
故B错误;
C.电场线是曲线,在C点静止释放一电子,在电场力作用下不会沿着虚线CD运动,故C错误;
D.电场线由高压电源的正极到负极,所以A点的电势高,C点的电势低,由电势能公式
Ep=qφ
可知,电子在C点的电势能大于其在A点的电势能,故D正确。
故选D。
25.(23-24高二上·山西太原·期中)如图所示,三条虚线表示某电场中的三个等差等势面,电势分别为。带电粒子仅在电场力作用下按图中实线轨迹从A点运动到B点,下列说法正确的是( )
A.
B.粒子在运动过程中经过A点的速度比B点的速度大
C.粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
D.粒子在A点的电势能小于在B点的电势能
【答案】C
【详解】A.由图象可知,带电粒子的轨迹向右上偏转,得出粒子所受的电场力方向大致向右上方。由于粒子的电性未知,所以不能判断电势的高低关系,故A错误;
B.粒子所受的电场力方向大致向右上方,带电粒子从A到B,可知粒子在A点的受力方向与速度方向夹角为锐角,电场力做正功,粒子做加速运动,所以粒子在运动过程中经过A点的速度比B点的速度小,故B错误;
C.等差等势面密处电场线也密,故A点处的电场强度比B点处的大,粒子在A点受到的电场力大于在B点处受到的电场力,故粒子在A点的加速度大于B点的加速度,故C正确;
D.粒子所受的电场力方向大致向右上方,带电粒子从A到B,可知粒子在A点的受力方向与速度方向夹角为锐角,电场力做正功,电势能减小,所以粒子在A点的电势能大于在B点的电势能,故D错误。
故选C。
26.(23-24高三上·黑龙江哈尔滨·期中)在一足够大的区域内存在匀强电场,电场强度的方向与三角形abc在同一平面内,其中a、b、c三点电势分别为2V、12V、6V。已知ab的距离为5cm,ac的距离为,ac和ab的夹角为。下列说法正确的是( )
A.将一质子从b点自由释放,该质子可能经过c点
B.将电子从a点以一定的初动能抛出,在三角形区域内,经过c点的电子动能增量最大
C.电场强度的方向从c点指向a点
D.电场强度的大小为200V/m
【答案】D
【详解】A.由题设条件,可将ab线段均分成5等份,则有每段的电势差为2V,且从a到b依次递增,连接cd,如图所示,则有满足
即为直角三角形,d点电势为6V,cd为等势线,,由电场线与等势线的垂直关系可知,电场方向从b点指向a点,质子带正电,因此将一质子从b点自由释放,该质子不可能经过c点,A错误;
C.电场方向从b点指向a点,则电场强度的方向从b点指向a点,C错误;
D.由题设条件可知
由匀强电场的电场强度与电势差的关系公式,可得电场强度的大小为
D正确;
B.将电子从a点以一定的初动能抛出,在三角形区域内,由动能定理可得,电子经过c点时,则有
电子经过b点时,则有
可知经过b点的电子动能增量最大,B错误。
故选D。
27.(23-24高二上·广西南宁·期中)如图所示为一电场等势面的分布情况。虚线为一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,A、B为轨迹上的两点,则( )
A.A点的场强小于B点的场强
B.带电粒子在A点的动能大于在B点的动能
C.带电粒子在A点的电势能大书B点的电势能
D.电场线由A指向B
【答案】B
【详解】A.等差等势面越密的地方,电场线也越密,电场强度越大,所以图中A点场强大于B点场强,A错误;
BC. 如图可知A点电势大于B点电势,所以电子在A点的电势能小于在B点的电势能,根据能量守恒可知,电子在A点的动能大于在B点的动能,B正确,C错误;
D.电场线方向与等势面垂直且由高等势面指向低等势面,不是粒子轨迹的方向,D错误。
故选B。
28.(23-24高二上·广东广州·期中)如图所示,在匀强电场中有边长为5cm的等边三角形ABC,三角形所在平面与匀强电场的电场线平行。O点为该三角形的中心,D、E、F分别为AB、BC和AC边的中点。三角形各顶点的电势分别为、、,下列说法正确的是( )
A.O点电势为4V
B.匀强电场的场强大小为,方向由A指向C
C.将电子由E点移到F点,电子的电势能减小了
D.在三角形ABC内切圆的圆周上,D点电势最低
【答案】A
【详解】A.三角形所在平面与匀强电场的电场线平行,F为AC边的中点,则有
可知B、F两点的电势相等,则BF线为等势线,O点在BF线上,则O点电势为4V,A正确;
B.BF线为等势线,可知电场强度方向垂直于BF斜向上,由电场强度与电势差的关系公式,可得电场强度大小为
方向由C指向A,B错误;
C.因为
因此将电子由E点移到F点,电场力做功为
由电场力做功与电势能的关系
可得电场力做负功,电子的电势能增加,则有将电子由E点移到F点,电子的电势能增加了,C错误;
D.由题意可知,过圆心O,作平行于AC的电场线,相交与内切圆上的两点分别为电势最高点和最低点,最低点交点不是D点,因此在三角形ABC内切圆的圆周上,D点电势不是最低,D错误。
故选A。
29.(23-24高二上·四川成都·期中)一匀强电场的方向平行于平面,平面内三点的位置如图所示,三点的电势分别为。下列说法正确的是( )
A.电场强度的大小为
B.坐标原点处的电势为1V
C.电子在点的电势能比在点的高7eV
D.电子从点运动到点,电场力做功为
【答案】BC
【详解】B.ac之间电势差与Ob两点间的电势差相等,即
解得坐标原点处的电势为
故B正确;
A.电场沿着x轴方向电场分量
电场沿着y轴方向电场分量
故电场强度
故A错误;
C.电子在a点具有的电势能
电子在b点具有的电势能
可得
故电子在点的电势能比在点的高7eV,故C正确;
D.电子从点运动到点,电场力做功为
故D错误。
故选BC。
30.(23-24高二上·四川成都·期中)如图所示,A、B、C、D为一匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点,其中AB=4cm,AC=cm,电场线与矩形所在平面平行。已知将q为2.0×10-9C的负电荷从A点移到B点,静电力做功8.0×10-9J;将这个电荷从B点移到C点电势能增加了ΔEpBC=3.2×10-8J。设A点电势为零,则( )
A.B点的电势为-4V
B.若将该电荷从A点移到D点,该电荷电势能增加1.6×10-8J
C.匀强电场的电场强度大小为200V/m
D.匀强电场的电场强度方向沿BC连线有C指向B
【答案】BC
【详解】A.由
可得
故A错误;
B.由
可得
在匀强电场中的一条直线或者两条平行线上距离相等的点之间的电势差相等,电势差之比等于距离之比,所以有
可得
所以若将该电荷从A点移到D点,该电荷电势能增加
故B正确;
CD.如图所示
将BC四等分,则由
可知
既O点电势为零,AO为等势面,且
由几何关系可知
则电场强度
如图,匀强电场的电场强度方向沿BC连线由B指向C,故C正确,D错误。
故选BC。
31.(23-24高二上·四川成都·期中)如图所示,a、b、c、d是某匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点,ab=cd=L,ad=bc=2L,电场线与矩形所在平面平行。已知a点电势为20V,b点电势为24V,d点电势为12V。一个质子从b点以v0的速度射入此电场,入射方向与bc成45°,一段时间后经过c点(不计质子的重力),下列判断正确的是( )
A.c点电势高于a点电势
B.场强的大小为
C.质子从b运动到c,电势能减少8eV
D.质子从b运动到c,电势能增加8eV
【答案】BC
【详解】A.在匀强电场中,由于与平行且相等,则有
即
解得c点电势为
可知c点电势低于a点电势,故A错误;
B.根据
可知沿方向的分场强大小为
沿方向的分场强大小为
则电场强度大小为
故B正确;
CD.质子从b运动到c,电场力做功为
可知质子的电势能减少8eV,故C正确,D错误。
故选BC。
32.(23-24高二上·福建福州·期中)如图所示,在xOy坐标系中,x轴上关于y轴对称的A、C两点固定等量异种点电荷+Q、-Q,B、D两点分别位于第二、四象限,ABCD为平行四边形,边BC、AD分别与y轴交于E、F两点,以下说法正确的是( )
A.E、F两点电势相等
B.B、D两点电场强度不同
C.试探电荷+q从B点移到D点,电势能减小
D.试探电荷+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做的功不同
【答案】AC
【详解】A.等量异种点电荷的电场线和等势线如图所示
可知等量异种点电荷+Q、-Q连线的中垂线是一条等势线,所以轴是一条等势线,E、F两点电势相等,故A正确;
B.根据电场线的分布情况和对称性可知,B、D两点电场强度大小和方向都相同,故B错误;
C.根据沿着电场线电势降低可知,B点电势高于D点电势,而正电荷在电势高处电势能大,故试探电荷+q从B点移到D点,电势能减小,故C正确;
D.根据电场线的分布情况和对称性可知,B、E间的电势差等于F、D点间的电势差,根据电场力做功与电势差关系
可知试探电荷+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做的功相同,故D错误。
故选AC。
33.(23-24高二上·黑龙江·期中)如图所示,在直角中,,,匀强电场的电场线平行于所在平面,且A、B、C点的电势分别为、、。下列说法正确的是( )
A.电场强度的方向沿方向
B.电场强度的大小为
C.一个电子从A点移动到点,电场力做功为零
D.一个电子从B点移动到点,电场力做功为
【答案】BC
【详解】A.A点和点电势相等,故为一条等势线,又电场线与等势线垂直,所以电场方向垂直于,故A错误;
B.电场强度的大小为
故B正确;
C.在等势线上移动电荷时电场力不做功,所以电子从A点移动到点时,电场力做功为零,故C正确;
D.一个电子从B点移动到点,电场力做功为
故D错误。
故选BC。
34.(23-24高二上·江西赣州·期中)如图所示,圆的圆心为、半径,直径与直径间的夹角为60°,匀强电场与圆所在的平面平行(图中未画出),、、三点的电势分别为2V、8V、2V,下列说法正确的是( )
A.点的电势为3V
B.圆周上弧的中点电势最低
C.匀强电场的电场强度的大小为
D.将一电子从点移动到点,电子克服电场力做的功为3eV
【答案】BC
【详解】A.点为直径的中点,则有
即
解得
故A错误;
B.、两点电势相等,则是一条等势线,等势线与电场线垂直,可知,过圆心与垂直的电场线与圆的交点为圆上电势最高的点和电势最低的点,根据沿着电场线方向电势降低可知,圆周上弧的中点电势最低,故B正确;
D.根据
将一电子从点移动到点,电场力做的功为
故D错误;
C.根据匀强电场中电场强度与电势差的关系
解得匀强电场的电场强度的大小
故C正确。
故选BC。
35.(23-24高二上·甘肃白银·期中)如图所示,在一与匀强电场平行的平面内建立xOy平面坐标系,在y轴和x轴上分别有A点和B点,,,C为AB的中点,A、B两点的电势分别为2V、14V,原点O的电势为8V,下列说法正确的是( )
A.C点的电势为8V
B.OC为匀强电场的一条电场线,且电场方向由O点指向C点
C.将一电子从B点移动到A点,电场力做的功为12eV
D.匀强电场的电场强度的大小为125V/m
【答案】AD
【详解】A.C点的电势为
故A正确;
B.O、C两点等电势,在同一条等势线上,电场线应与OC连线垂直,电场方向如下图所示
故B错误;
C.一电子从B点移动到A点,电场力做的功为
故C错误;
D.由题意知
结合B选项中图示可知
故
根据几何知识可得
故
可得
OC为等势线,则
故匀强电场的电场强度的大小为
故D正确。
故选AD。
36.(22-23高二上·广东中山·期中)如图所示,以坐标原点O为圆心、半径为r的圆与坐标轴交于a、b、c、d,在O点固定一个正点电荷Q,另外还有一方向与x轴正方向相同、场强大小为E的匀强电场。当一正点电荷q在圆上移动时,则( )
A.从a移到d,电场力对q做功为
B.从a移到c,电场力对q不做功
C.从d移到b,电场力对q做功为
D.从d移到a,电场力对q做功为
【答案】BC
【详解】A.在点电荷所形成的电场中,以点电荷为圆心的同一圆面上,电势相同,为等势面,因此,若仅是由点电荷Q所形成的电场,将一正点电荷q在圆上从a移到d,电场力不做功,但该空间还存在一个水平向右的匀强电场,而在匀强电场中,电场力做功只与沿着电场线方向移动的距离有关,与电荷的运动轨迹无关,因此,将一正点电荷q在圆上从a移到d,匀强电场对该电荷所做的功为
该功即为由点电荷所形成电场与匀强电场组成的叠加场对电荷q所做的功,故A错误;
B.根据以上分析可知,将正点电荷q在圆上从a移到c,点电荷所形成的电场中电场力对q不做功,而在匀强电场中,任意一条垂直电场线的线即为匀强电场的等势线,因此将正点电荷q在圆上从a移到c,电场力对q不做功,故B正确;
C.根据以上分析可知,正点电荷q在圆上从d移到b,电场力对q做功为,故C正确;
D.从d移到a,电场力对q做功为Eqr,故D错误。
故选BC。
37.(23-24高二上·四川成都·期末)如图,空间有一范围足够大的匀强电场,场强方向与梯形区域ABCD平行,已知,,,,,一比荷为的带负电粒子由A点沿AD方向以速率v0进入该电场,恰好可以通过C点。不计粒子的重力,下列说法正确的是( )
A.D点电势为10V B.场强方向由D指向B
C.该粒子到达C点时速度大小为 D.该粒子到达C点时速度方向与BC边垂直
【答案】AC
【详解】B.,,可知的中点的电势为,可知为等势线,如图所示
连接,做的垂线,根据沿电场线方向电势降低可知场强方向由指向,故B错误;
A.由几何关系可知为的中点,有
可得
故A正确;
C.电场强度的大小
垂直电场强度方向小球做匀速直线运动,则有
沿电场强度方向小球做匀加速直线运动,则有
联立解得
,
小球沿电场强度方向的分速度为
该粒子到达C点时速度大小为
故C正确;
D.如图所示
该粒子到达C点时速度与延长线的夹角的正切值为
可知
该粒子到达C点时速度方向不与BC边垂直,故D错误。
故选AC。
38.(23-24高二上·内蒙古呼和浩特·期中)如图所示为某静电除尘装置的原理图,废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在静电力作用下向集尘板迁移并沉积的轨迹,A、B两点是轨迹与电场线的交点。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化,则以下说法正确的是( )
A.尘埃在B点的加速度小于在A点的加速度
B.尘埃在B点的电势能大于在A点的电势能
C.尘埃在迁移过程中做类平抛运动
D.尘埃在迁移过程中电势能先增大后减小
【答案】AD
【详解】A.由电场线的分布图可知,A点的场强比B点的大,则尘埃在B点的加速度小于在A点的加速度,故A正确;
B.根据等势线与电场线垂直的特点,作出B点的等势线,则有
根据沿着电场线方向电势逐渐降低,则有
根据负电势在电势越高的点电势能越小,则尘埃在点的电势能小于在A点的电势能,故B错误;
C.由于电场力是个变力,并且大小方向都在变,所以尘埃在迁移过程中不可能做类平抛运动,故C错误;
D.由尘埃的运动轨迹可知其受力特点,开始时,电场力与速度方向夹角为钝角,后来为锐角,可判定静电力先做负功后做正功,电势能先增大后减小,故D正确。
故选D。
39.(23-24高三上·江西鹰潭·期中)如图,一匀强电场方向与直角三角形ACD平面平行,,,AC边长度为15cm,过D点作AC的垂线垂足为E,A、C、D三点的电势分别为27V、和。,由以上信息可以得出( )
A.E点的电势为
B.匀强电场的方向由A指向C
C.匀强电场的大小为250V/m
D.把一电子从C点移到E点,电场力做的功为21eV
【答案】BC
【详解】AB.三角形ACD中,根据几何关系可得
根据匀强电场的特点有
而
解得
故D、E两点电势相等,DE为等势线,可得电场强度的方向沿AC方向,且由,故A错误,B正确;
C.匀强电场的大小为
故C正确;
D.把一电子从C点移到E点,电场力做的功为
故D错误。
故选BC。
40.如图所示,两个平行金属板相距d=3cm,M板带正电,N板带负电且接地。两个板间电势差为U=300 V。A点距M板1cm,B板距N板1cm。求:
(1)该匀强电场的场强大小。
(2)A、B两点的电势差UAB。
(3)将 q=-2×10-6C的点电荷从A移到B,电场力做了多少功。
(4)将q=-2×10-6C的点电荷放在B点所具有的电势能。
【答案】(1)104V/m;(2)100V;(3)J;(4)J
【详解】(1)根据匀强电场电势差与电场强度的关系有
V/m=104V/m
(2)根据公式有
V=100V
(3)根据电场力做功的公式有
J
(4)由图可知N板接地,电势为0,则B点的电势为
V
根据电势能的计算公式有
J
41.(22-23高二上·广东中山·期中)如图所示,a、b、c三点处在某一匀强电场中,该电场方向与a、b两点的连线平行,已知ab的长度,ac的长度,ab与ac间的夹角,现把带电荷量为的点电荷从a点移到b点,电场力做功为。求:
(1)a、b两点间的电势差;
(2)该匀强电场场强E的大小和方向;
(3)把该电荷从b点移到c点,电场力做的功。
【答案】(1);(2),方向由a指向b;(3)
【详解】(1)由静电力做功与电势差的关系可得
(2)该电场方向与a、b两点的连线平行,则场强大小为
根据沿电场方向电势降低,可知电场强度方向由a指向b。
(3)电场强度方向由a指向b,则有
则把该电荷从b点移到c点,电场力做的功为
42.(23-24高二上·江西南昌·期中)如图1所示,匀强电场中有一直角三角形ABC,其中∠A为直角,,O为BC的中点,A、B的距离为2m。电场方向沿AO方向。在A点放一试探电荷,其受力与电荷量之间的的关系如图2中直线所示。取O点的电势为零,
(1)求匀强电场的大小;
(2)求A、C两点的电势、;
(3)将一电荷量的正点电荷从A点沿ABC移动到C点,求:静电力所做的功。
【答案】(1)6V/m;(2)12V,-6V;(3)9J
【详解】(1)由图可知电场强度为
(2)由几何关系可知,AO、BO、CO距离均为
则
可得
同理
可得
(3)由几何关系,AC距离
故
电场力做功与路径无关。将电荷由A点移动到C点,电场力做功为
43.(23-24高二上·广西桂林·期中)图中虚线、、、、表示匀强电场中的五个等势面,两相邻等势面平行且间距相等。一电子(不计重力)射入电场后的运动轨迹如图中实线所示,已知等势面的电势为2V,电子经过等势面时的速率为,电子经过时的动能为10eV,从到的过程中克服电场力所做的功为4eV,求:
(1)等势面上的电势;
(2)该电子经过等势面时的电势能;
(3)该电子经过等势面时速度的大小。
【答案】(1);(2)0;(3)
【详解】(1)因等势面间距相等,由得相邻虚线之间电势差相等,电子从到的过程中克服电场力所做的功为4eV,则有
可得
已知等势面的电势为2V,且沿电场方向电势降低,各虚线电势和场强方向如图所示
可知等势面上的电势为
(2)由于等势面的电势为
则电子经过等势面时的电势能为
(3)电子经过时的动能为10eV,电子经过等势面时的速率为;电子由到过程,根据动能定理可得
可得
电子由到过程,根据动能定理可得
可得
则有
根据
,
可得该电子经过等势面时速度的大小为
44.(23-24高二上·四川成都·期中)如图所示,竖直平面内有两个水平固定的等量同种负点电荷,A、O、B在两电荷连线的中垂线上,O为两电荷连线中点,,将一带正电的小球由A点静止释放,小球可最远运动至O点,已知小球的质量为m、电量为q。若在A点给小球一竖直向上的初速度,则小球向上最远运动至B点,重力加速度为g。求:
(1)小球在A点的初速度大小;
(2)A、O两点的电势差大小;
(3)该小球从A点以的初速度向上运动到B点的过程中经过O点时速度大小。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】(1)由于,则根据等量同种电荷周围电场的对称行可知,带电小球从A点移动到O点与从B点移动到O点电场力做功相等,从带电小球从A点移动到B点电场力做功之和为零,故带电小球从A点移动到B点,根据动能定理有
解得,小球在A点的初速度大小为
(2)带电小球由A点静止释放移动到O点,根据动能定理有
则A、O两点的电势差大小为
(3)小球从A点以的初速度向上运动到O点,根据动能定理有
解得,小球经过O点时的速度大小为
45.(22-23高一下·江苏淮安·期中)如图所示,实线为某匀强电场中三个等势面,相邻两个等势面间的电势差相等。图中等势面上的点A、B、C,AB两点连线的长度是25cm,AB连线与等势面夹角53°,现把一带电量为的试探电荷从A移至B,电场力做功为,求;
(1)A、B两点间的电势差;
(2)该匀强电场的场强大小与方向;
(3)若令C处电势为0V,则该电荷在A点电势能为多少?
【答案】(1);(2),方向垂直于等势面,由B侧指向A侧;(3)
【详解】(1)根据电场力做功
代入数据可得
(2)电场线垂直于等势面,则可知A、B两点间的距离为
电场强度为
,方向垂直于等势面,由B侧指向A侧
(3)相邻两等势面间的电势差相等,则可知
而
解得
则可得电荷在A点的电势能为
46.(22-23高二上·福建漳州·期中)如图所示,在匀强电场中,将带电荷量的电荷从电场中的A点移到B点,电场力做了的功,再从B点移到C点,克服电场力做了的功.
(1)求A、B两点间的电势差和B、C两点间的电势差;
(2)若B点的电势为0V,则A点和C点的电势分别为多少?
(3)作出过B点的一条电场线。
【答案】(1),;(2),;(3)见解析
【详解】(1)根据电场力做功与电势差关系,可得
(2)若B点的电势为0V,则有
可得
可得
(3)由于
可得连线为等势线,故电场方向垂直于连线指向,如图所示
47.如图所示,光滑绝缘细杆倾斜放置,与水平面夹角为30°,杆上有A、B、C三点,与C点在同一水平面上的O点固定一正电荷Q,且OC=OB,质量为m,电荷量为-q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑,已知,AB=L,小球滑到B点时的速度大小为,求:
(1)小球由A到B的过程中电场力做的功;
(2)A、C两点的电势差。
【答案】(1) ;(2)
【详解】(1)由A到B,由动能定理得
得
(2)B、C在同一条等势线上,可知:,因此
所以
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