摘要:
**基本信息**
聚焦电场能性质三大高频考点,通过梯度化题型构建从概念理解到综合应用的逻辑训练体系,强化科学推理与能量观念。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|电场力做功与电势能|9题(含3解答题)|结合库仑定律、动能定理综合考查|从静电力做功公式推导电势能变化规律,延伸至曲线运动中的功与能关系|
|电势高低比较|12题(含6多选题)|通过电场线、等势面分布判断电势|以点电荷/匀强电场为模型,建立电势与场强、电势能的关联|
|等势面与电场线综合|9题(含3多选题)|带电粒子运动轨迹与电场线/等势面结合|整合电场线疏密(场强)、等势面分布(电势)分析粒子受力与能量变化|
内容正文:
专题09 电场能的性质
3大高频考点概览
考点01 电场力做功与电势能变化的判断
考点02 电势高低的比较方法
考点03 等势面与电场线综合分析
考点01
电场力做功与电势能变化的判断
一、单选题
1.如图所示,在直线上分别放置两个试探电荷、,点处的电荷带电量为,点处的电荷带电量为,它们处于一个静止场源点电荷产生的电场中。电荷所受库仑力的方向与直线的夹角为,电荷所受库仑力的方向与直线的夹角为。已知试探电荷和场源点电荷均位于同一平面内,忽略试探电荷之间的相互作用。则下列说法正确的是( )
A.场源电荷为负电荷
B.两试探电荷到场源电荷的距离之比为
C.两试探电荷受到的库仑力大小之比为
D.将试探电荷从点移到点,其库仑力做负功
【答案】C
【详解】A.正电荷受到的电场力方向与场强方向相同,负电荷受到的电场力方向与场强方向相反,由于电场是静止点电荷产生的,故两电场力方向的延长线的交点O为场源电荷的位置,如图
可知场源电荷为正电荷,故A错误;
B.几何关系可知,故B错误;
C.根据库仑力
可知两试探电荷受到的库仑力大小之比为
故C正确;
D.将试探电荷从点移到点的过程,b电荷受到的电场力方向与位移MN方向的夹角先成钝角后成锐角,故库仑力对b电荷先做负功后做正功,故D错误。
故选C。
2.如图所示,ΔABC处在与三角形所在平面平行的匀强电场中。将一电荷量为+5×10-6C的点电荷从A移动到B电场力做功为零,从B移动到C电场力做功为2×10-8J。已知,,,则匀强电场的场强大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】根据题意可知,A、B在同一等势面上,作出一条电场线(红实线)如图所示
设,由几何知识可知
故有
解得
从B移动到C电场力做功为
代入数据解得
故选B。
3.如图所示,在匀强电场中有一个与该电场平行的圆,为圆心。和是圆的两条直径,两直径的夹角为。沿直径从到,每电势降低,沿直径从到,每电势降低。关于该电场,下列说法正确的是( )
A.点电势比点电势低
B.匀强电场的电场强度大小为
C.电场强度方向从指向
D.将一个质子沿圆弧从点移动到点,该质子的电势能先变大后变小
【答案】D
【详解】A.直径和在点的电势相等,由题可知电势沿AC比沿BD降低的慢,又有。可得。故A错误;
BC.如图所示,设点的电势为零,由题可知C点电势和OD中点E点的电势相等,连接CE并延长到F, CF为等势线,OF垂直于CF,由于匀强电场电场线和等势线垂直,且直径从到电势降低,因此电场强度方向从指向。设圆的半径为R,,由几何关系可知,OF的长度
OF两点间的电势差
匀强电场的电场强度大小为。故BC错误;
D.将一个质子沿圆弧从点移动到点,电势先增大,后减小。由可知该质子的电势能先变大后变小。故D正确。
故选D。
4.如图所示,A、B为一对等量同种电荷连线上的两点(其中B为中点),C为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为的正点电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C,以距离点电荷无穷远处为零势点。下列说法正确的是( )
A.B点的电场强度为零,电势也为零
B.把点电荷从B移到C,电场强度逐渐增大
C.把点电荷从A直线移到B沿直线移到C电势能一直减小
D.把点电荷从A直线移到B再沿直线移到C所受的电场力先减小后变大
【答案】C
【详解】A.根据等量同种电荷的电场分布规律,可知B点的电场强度为零,根据距离点电荷无穷远处为零势点,所以在AB连线中垂线上B点电势最高,不为零,故A错误;
C.根据功的定义可知,把点电荷从A直线移到B沿直线移到C,电场力一直做正功,电势能一直减小,故C正确;
BD.根据等量同种电荷的电场分布规律,可把点电荷从A直线移到B,可知电场强度逐渐减小,再把点电荷从B移到C,可知电场强度可能先增大后减小,也有可能逐渐增大,故BD错误。
故选C。
5.如图所示,带箭头的实线表示某电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。A、B为电场中两点。下列说法中正确的是( )
A.
B.
C.正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能
D.电子在A点的受力方向与电场线方向相同
【答案】C
【详解】A.沿电场线方向电势降低,且同一等势面上电势相等,可知,故A错误;
B.电场线越密集的地方,场强越大,由图可知,故B错误;
C.根据可知,正电荷在电势高的地方电势能大,故正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能,故C正确;
D.电子带负电,电子在A点的受力方向与电场线方向相反,故D错误。
故选C。
二、解答题
6.如图所示,在电场强度为60N/C的匀强电场中有A、B、C三个点,AB为5cm,BC为10cm,其中AB沿电场方向,BC和电场方向的夹角为60°。
(1)将电荷量为的正电荷从A点移到B点,再从B点移到C点,静电力分别做了多少功?
(2)若将该电荷沿直线由A点移到C点,静电力做的功又是多少?
(3)A、C点的电势差UAC是多少?若C点的电势为0,则A点的电势是多少?
【答案】(1),
(2)
(3)6V,6V
【详解】(1)将正电荷从A点移到B点静电力做功
从B点移到C点,静电力做功
(2)由(1)可知,将正电荷从A点移到B点,再从B点移到C点静电力做的功
可知电场力做功与路径无关,则将该电荷沿直线由A点移到C点,静电力做的功仍为
(3)根据
解得
根据
又
联立解得
7.如图所示,光滑绝缘粗细均匀的直细杆竖直固定,A点固定一个电荷量为+q1的点电荷A,一个质量为m且带电量为的小球套在杆上(可自由运动),AO垂直于杆,AO长为4L,AB与水平方向的夹角为37°,C、B关于O点对称。当小球在B点由静止释放,能经过C点。不计小球的大小,静电力常量为k,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小球在B点受到的库仑力与弹力的大小与释放后瞬间的加速度;
(2)小球在从B点到C点的过程中各个力的做功大小与小球经过C点时的速度大小。
【答案】(1),,,方向竖直向下
(2),,,
【详解】(1)根据几何关系可得,
由库仑定律可知,小球在B点受到的库仑力大小为
在水平方向上根据平衡条件可知,杆对小球的弹力大小为
在竖直方向上,根据牛顿第二定律可知
解得,方向竖直向下
(2)由题可知,点与点为等势点,故小球从点与点库仑力不做功,即
因为弹力方向与小球运动方向垂直,故小球从点与点弹力不做功,即
由题可知重力做功为
由动能定理可得
解得
8.如图甲所示,绝缘水平面上有一质量,带电荷量的小滑块,整个区域存在着水平方向的电场(未画出)。当时,小滑块从点以初速度向右运动。小滑块先后经过点,到达点时速度最小,到达点时速度,其中段光滑,段与滑块之间的动摩擦因数,且长度。图乙是小滑块的速度随时间变化的部分图像,点的坐标为,图中虚线是曲线在时的切线,取重力加速度。
(1)求点的电场强度大小;
(2)求滑块从点到点,电场力所做的功;
(3)若点电势为0,求点的电势。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由图像可知,滑块在点的加速度
由牛顿第二定律得
解得
(2)从点到点根据动能定理得
代入数据解得
(3)从点到点,设电场力做功为,根据动能定理,有
代入数据解得
又
由题意可知
解得
9.半径为R的导体接地,今在距球心为a处(a>R)放置一个点电荷q。已知静电力常量为k。
(1)求q的电势能。
(2)若将q从该处移动到无穷远处,系统的静电能变化多少?
(3)将q从该处移动到无穷远处,静电力做功为多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)
根据“电像法”找到的像,由题可知,在和的共同作用下,整个导体的电势为零,设到O点的距离为,如上图所示,则有,
解得,
q点电荷的电势能
(2)系统原来的静电能
系统的末静电能
故系统的静电能变化了
即该过程总静电能增加了
(3)静电力做功
考点02
电势高低的比较方法
一、单选题
10.如图所示,A、B为一个负点电荷形成的电场中的两点,A点的电场强度、电势分别为EA、φA,B点的电场强度、电势分别为EB、φB,下列说法正确的是( )
A.EA>EB,φA>φB B.EA<EB,φA<φB
C.EA>EB,φA<φB D.EA<EB,φA>φB
【答案】C
【详解】根据因A点距离点电荷较近,可知EA>EB
距离负电荷越近,则电势越低,可知φA<φB。
故选C。
11.在做静电实验时,出现了如图所示的情景,相距较近的两个带电金属导体M、N,其中导体N内部存在空腔,空间的电场线分布如图,取无穷远处电势为零,不计空气对电场分布的影响。则其对称轴OMN上电势的变化规律可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】取无穷远处电势为零,根据电场线的分布情况可知,正电物体的电势大于零,负电物体的电势小于零,导体内部电势相等。
故选D。
12.如图所示,A、B两点分别放置电荷量为和的点电荷,在连线的中垂线上有、两点。现将一带正电的试探电荷从点沿中垂线移到点。在移动过程中,下列判断正确的是( )
A.该试探电荷受到的电场力大小不变
B.该试探电荷具有的电势能不变
C.电场力一定对该试探电荷做正功
D.该试探电荷受到的电场力逐渐增大
【答案】D
【详解】AD.根据电场的叠加可知,由C到D点的过程中场强逐渐增大,该试探电荷受到的电场力逐渐增大,故A错误,D正确;
BC.C到D间,由于A点电场力对试探电荷的电场力大,故合力始终与位移方向成钝角,电场力做负功,该试探电荷具有的电势能增大,故BC错误。
故选D。
13.图是某种静电推进装置的原理图,发射极与吸极接在高压电源两端,两极间产生强电场,虚线为等势面,在强电场作用下,一带电液滴从发射极加速飞向吸极,a、b是其路径上的两点,不计液滴重力,下列说法正确的是( )
A.a点的电势比b点的低 B.a点的电场强度比b点的大
C.液滴在a点的加速度比在b点的小 D.液滴在a点的电势能比在b点的小
【答案】B
【详解】A.电场的方向由发射极指向吸极,沿电场线电势逐渐降低,可知a点的电势比b点的高,故A错误;
BC.因a点的等势面较b点密集,可知a点的场强大于b点场强,则液滴在a点的加速度比在b点的大,故B正确,C错误;
D.液滴带正电,a点的电势比b点的高,则液滴在a点的电势能比在b点的大,故D错误。
故选B。
二、多选题
14.如图所示,竖直线是等量异种点电荷和的连线的中垂线,交点为a,点b、c、d位置如图,其中a、b、c点处于同一个金属球壳内。下列说法正确的是( )
A.b、c、d三点的电势的大小关系是
B.b、c、d三点的电场强度的大小关系是
C.金属球壳上的感应电荷在a、b、c三点场强大小关系是
D.金属球壳上的感应电荷在a、c两点场强方向水平向右,在b点场强方向竖直向上
【答案】AC
【详解】A.处于静电平衡的金属球壳是一个等势体,则,相比金属球壳,离负电荷更近,所以金属球壳的电势大于点电势,故有,故A正确;
B.金属球壳内部场强处处为零,点场强不为零,则有,故B错误;
C.等量异种点电荷和在、、三点场强大小关系为
由于金属球壳内部场强处处为零,所以金属球壳上的感应电荷在、、三点场强大小关系是,故C正确;
D.等量异种点电荷和在、、三点场强均水平向左,则金属球壳上的感应电荷在、、三点场强方向均水平向右,故D错误。
故选AC。
15.如图所示,在直角坐标系中,先固定一个不带电的金属导体球B,半径为L,球心O'的坐标为(2L,0)。再将一正点电荷A固定在原点O处,带电量为Q。a、e是x轴上的两点,b、c两点对称地分布在x轴两侧,点a、b、c到坐标原点O的距离均为0.5L,Od与金属导体球B的外表面相切于d点,已知金属导体球B处于静电平衡状态,k为静电力常量,则下列说法正确的是( )
A.图中a、b两点的电势相等
B.b、c两点处电场强度大小相等
C.金属导体球B上的感应电荷在外表面d处产生的电场强度大小一定大于
D.金属导体球B上的感应电荷在球心O'处产生的电场强度大小一定为
【答案】BCD
【详解】A.由于感应电荷对场源电荷的影响,沿着电场线方向电势逐渐降低,可得,A错误;
B.b、c两点对称,根据分析b、c两点处电场强度大小相等,方向不同,B正确;
C.点电荷A在d处的场强大小
但金属导体球外表面场强不为零,则金属导体球B上的感应电荷在外表面d处的场强大小大于,C正确;
D.点电荷A在处的场强大小
方向沿x轴正方向,金属球内部电场强度为零,则金属球上的感应电荷在球心处产生的电场强度为,方向沿x轴负方向,D正确。
故选BCD。
16.如图所示为处于静电平衡状态的金属导体周围的电场分布示意图,M为金属导体内的一点,N、P为电场中的两个点。下列说法正确的是( )
A.M点的电场强度大于P点的电场强度
B.M点的电势高于P点的电势
C.带负电的试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
D.带负电的试探电荷在N点的电势能大于在P点的电势能
【答案】BC
【详解】A.处于静电平衡状态的金属导体内部场强为0,则M点的电场强度小于P点的电场强度,故A错误;
BCD.处于静电平衡状态的金属导体为等势体,根据沿电场方向电势逐渐降低可知,M、N、P三点的电势大小关系为
根据,可知带负电的试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能,带负电的试探电荷在N点的电势能小于在P点的电势能,故BC正确,D错误。
故选BC。
17.真空中有两个固定的带正电的点电荷,所带电荷量不相等,一个带正电的试探电荷置于两者连线上的O点时,仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正点电荷连线的垂线,以O点为圆心的圆与两正点电荷的连线和垂线分别交于a、c和b、d,如图所示。以下说法正确的是( )
A.b点电势等于d点电势
B.b点电势高于c点电势
C.该试探电荷在a点的电势能大于其在b点的电势能
D.该试探电荷在c点的电势能小于其在d点的电势能
【答案】AC
【详解】A.这两个点电荷周围的电势关于两点电荷连线对称,所以b点电势等于d点电势,A正确;
BCD.因为O点电场强度等于0,Oc之间的电场线由c指向O,Oa之间的电场线由a指向O,所以,
在bOd直线上O点电势最高,,
所以, ,,
根据得,
C正确,BD错误。
故选AC。
18.两根长度均为R的绝缘细绳结点为O,绝缘细绳拉着带电量分别为+2q和+q的小球甲、乙刚好静止于A、B两点,C、D两点位置如图所示,满足OC = OD = R,OC沿竖直方向,,,A、B两点间距离为,E、F为AB连线的三等分点。下列说法正确的是( )
A.甲的质量小于乙的质量
B.C点电势高于D点电势
C.E、F两点电场强度大小相等,方向相同
D.沿直线从O点到D点,电势先升高后降低
【答案】BD
【详解】A.AB与OC的交点G就是两个小球的重心位置,如图所示。
因为,所以,A错误;
B.根据点电荷场强公式,由场强叠加知识,可知C到D之间的圆弧上各点场强方向都向右下方,若有一正试探电荷从C运动到D的过程中,电场力做正功,电势能减小,故可判断C点电势高于D点电势,B正确;
C.在AB连线上,一定有一点电场强度等于0,设该点为H。
设A、B之间的距离为L,A、H之间的距离为x,则B、H之间的距离为L-x。
解得,如图所示。
在AB连线上,AH段各点电场强度方向均由A点指向H点。BH段各点的电场强度方向均由B点指向H点,所以E、F两点电场强度方向相反,C错误;
D.电势是标量,OD与AB线段的交点距离两带电小球最近,所以该点电势最大,那么沿直线从O点到D点,电势先升高后降低,D正确。
选BD。
19.电子墨水是一种无光源显示技术,它利用电场调控带电颜料微粒的分布,使之在自然光的照射下呈现出不同颜色,透明面板下有一层胶囊,其中每个胶囊都是一个像素。如图所示,某一像素胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒,当胶囊下方的电极极性由负变正时,微粒在胶囊内迁移(每个微粒电量保持不变),像素由黑色变成白色。下列说法正确的是( )
A.像素由黑变白的过程中,黑色微粒向下迁移过程中电势能减小
B.像素由黑变白的过程中,电场力对黑色微粒做负功,对白色微粒做正功
C.像素呈黑色时,黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
D.无论人眼看见的透明面板是白色还是黑色,黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
【答案】AD
【详解】A.像素由黑变白的过程中,黑色微粒受到的电场力向下,位移向下,电场力对黑色微粒做正功,电势能减小,白色微粒受到的电场力向上,位移向上,电场力对白色微粒做正功,电势能减小,故A正确;
B.像素由黑变白的过程中,电场力对黑色微粒和白色微粒均做正功,故B错误;
C.像素呈黑色时,胶囊下方的电极带负电,像素胶囊里电场线方向向下,故黑色微粒所在的区域的电势高于白色微粒所在区域的电势,故C错误;
D.透明面板为黑色时,电场向下,黑色微粒处电势高,透明面板为白色时,电场向上,黑色微粒处电势高。故D正确。
故选AD。
20.下列说法中正确的是( )
A.根据电势的定义式,可知电场中某点的电势与试探电荷在该点的电势能成正比
B.由知,电容C与电容器所带电荷量Q成正比,与电容器两端的电压U成反比
C.卡文迪什通过实验推算出来引力常量G的值,被誉为第一个能“称量地球质量”的人
D.电动势表征了电源将其他形式的能转化为电能的本领
【答案】CD
【详解】A.根据电势的定义式可知电场中某点的电势等于试探电荷在该点的电势能与电荷量的比值,电场中某点的电势与试探电荷在该点的电势能,与试探电荷的电荷量无关,故A错误;
B.根据电容的定义式可知电容器的电容等于电容器极板所带电荷量与电势差的比值,电容器的电容决定于电容器本身,与电容器所带电荷量无关,与电容器两端的电压U无关,故B错误;
C.卡文迪什通过实验推算出来引力常量G的值,被誉为第一个能“称量地球质量”的人,故C正确;
D.电动势是表征电源将其他形式能转化为电能本领的物理量,故D正确。
故选CD。
21.如图所示,虚线a、b、c为某电场中的三条电场线,实线为一带电粒子射入电场后,仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,则( )
A.粒子一定带正电
B.P点电势可能高于Q点电势
C.粒子在P点的加速度一定比在Q点的加速度大
D.若在P点由静止释放一带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹可能与电场线a重合
【答案】BC
【详解】AB.根据曲线运动规律,电场力方向指向轨迹内侧,若电场线方向从上到下,则粒子带负电;若电场线方向从下到上,则粒子带正电,由题知,电场方向不确定,故带电粒子有可能带正电,也有可能带负电,且无法确定P、Q两点电势高低,故B正确,A错误;
C.由电场线的疏密程度可知P点的电场强度大,故粒子在P点的加速度一定比在Q点的加速度大,故C正确;
D.在电场线为直线时,由静止释放粒子,粒子运动的轨迹会与电场线重合,电场线为曲线运动轨迹不可能与电场线a重合,故D错误。
故选BC。
考点03
等势面与电场线综合分析
一、单选题
22.如图所示,虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹,下列说法正确的是( )
A.若实线为电场线,则a点的电势高于b点的电势
B.若实线为电场线,则粒子在a点的速度小于b点的速度
C.若实线为等差等势线,则粒子在a点的加速度小于在b点的加速度
D.若实线为等差等势线,则粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
【答案】D
【详解】AB.若实线为电场线,由粒子运动轨迹可知,从a到b电场力对粒子做负功,所以粒子在a点的速度大于b点的速度,电场力对粒子做负功,电势能增加,由于无法知道电性,所以b点电势与a点电势大小无法比较,故AB错误;
CD.若实线为等差等势线,等差等势线越密的地方场强越大,所以粒子在a点的加速度大于在b点的加速度,由粒子运动轨迹可知,从a到b电场力对粒子做正功,所以粒子在a点的电势能大于在b点的电势能,故C错误,D正确。
故选D。
23.如图为静电除尘设备的横向截面图,电源的正极接在金属圆筒上,负极接到圆筒中心悬挂的金属线上,实线表示电场线,虚线PQ是某带电粉尘的运动轨迹,下列说法正确的是( )
A.该粉尘带正电荷
B.P点电势比Q点电势低
C.P点电场强度比Q点电场强度大
D.该粉尘在P点的电势能比Q点的小
【答案】D
【详解】A.该粉尘所受的电场力指向轨迹的凹向,可知粉尘带负电荷,选项A错误;
B.沿电场线电势逐渐降低,可知P点电势比Q点电势高,选项B错误;
C.电场线越密集则场强越大,可知P点电场强度比Q点电场强度小,选项C错误;
D.负电荷在高电势点的电势能较小,可知该粉尘在P点的电势能比Q点的小,选项D正确。
故选D。
24.如图所示,三条虚线表示某点电荷形成的电场中的等势面,一带电粒子仅受电场力作用,沿实线路径运动,A、B、C、D、G是该带电粒子运动轨迹与等势面的交点,下列说法正确的是( )
A.场源电荷带正电
B.该带电粒子带正电
C.该带电粒子在B、G两点处的动能相同
D.带电粒子在D点的加速度小于在G点的加速度
【答案】C
【详解】AB.根据电场线与等势面垂直且指向电势降低的方向可知,产生电场的点电荷带负电,由图可知,轨迹向下弯曲,则带电粒子所受的电场力方向向下,即带电粒子受到排斥力的作用,同种电荷相互排斥,故带电粒子带负电,故A、B错误;
C.图中虚线为等势面,粒子从B到G,因,故电场力做功为0,则动能不变,即B、G两点带电粒子动能相同,故C正确;
D.由可知,电场强度越大该带电粒子的加速度越大,由可知,带电粒子在D点的电场强度大于在G点的电场强度,则带电粒子在D点的加速度大于在G点的加速度,故D错误。
故选C。
25.如图所示为某一电场中电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如虚线所示,若不考虑其他力,下列判断正确的是( )
A.粒子带正电 B.粒子在A点加速度大于在B点加速度
C.粒子在A点速度大于在B点速度 D.粒子在A点电势能大于在B点电势能
【答案】C
【详解】A.粒子受电场力方向指向轨迹的凹侧,则所受电场力方向与电场线方向相反,故粒子带负电,故A错误;
B.由电场线疏密程度可以看出,粒子在A点的电场强度小于B点的电场强度,又由可知,粒子在A点加速度小于B点加速度,故B错误;
CD.由粒子的运动轨迹可以知道,粒子受到的电场力方向指向轨迹的凹侧且与电场线方向相反,若粒子是从A运动到B,则电场力做负功,动能减小(速度减小),电势能增大,故C正确,D错误。
故选C。
26.电场线是为了形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线。如图所示,一负点电荷仅在静电力的作用下从M点向N点做减速直线运动,且加速度一直增大,则该负点电荷所在的电场可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】AB.负点电荷仅在静电力的作用下由M点向N点做减速直线运动,可知M、N两点连线上的电场方向由M点指向N点,选项AB错误;
CD.负点电荷从M点向N点运动的过程中加速度一直增大,可知N点处的电场线比M点处的电场线密,选项C错误、D正确。
故选D。
27.图中实线所示为某电场的电场线,虚线为某试探电荷在仅受电场力的情况下从点到点的运动轨迹,则下列说法正确的是( )
A.该试探电荷带正电
B.点的电场强度比点的电场强度小
C.试探电荷在点的加速度比在点的加速度大
D.该试探电荷从点到点的过程中速度先增大后减少
【答案】A
【详解】A.电荷仅受电场力,则电场力方向沿电场线指向轨迹内侧,则电场力方向与电场方向相同,可知该试探电荷带正电,故A正确;
B.电场线分布的密集程度间接表示电场强弱,根据图示可知,点的电场强度比点的电场强度大,故B错误;
C.结合上述,试探电荷在点的电场强度比点的电场强度大,即点的电场力比点的电场力大,则试探电荷在点的加速度比在点的加速度小,故C错误;
D.结合上述,该试探电荷从点到点的过程中电场力做正功,速度一直增大,故D错误。
故选A。
二、多选题
28.如图所示,虚线a、b、c、d是静电场中的四个等势面,相邻等势面间的电势差相等,实线为某电子仅在静电力作用下通过该区域的轨迹,P、Q是轨迹上的两点。下列说法正确的是( )
A.在四个等势面中a的电势最高
B.电子一定是从Q点向P点运动
C.电子通过P点时的动能比通过Q点时的小
D.电子通过P点时的加速度比通过Q点时的小
【答案】AC
【详解】A.电子做曲线运动,受到的静电力指向轨迹凹侧,由图可知静电力方向大致向下。电子带负电,受力方向与电场强度方向相反,故电场强度方向大致向上。沿电场线方向电势降低,所以,即的电势最高。故A正确;
B.运动轨迹只能判断受力方向,无法判断运动方向,电子可能从运动到,也可能从运动到。故B错误;
C.若电子从运动到,静电力方向与位移方向夹角为锐角,静电力做正功,动能增加,即;若电子从运动到,静电力做负功,动能减小,仍有。所以电子通过点时的动能比通过点时的小。故C正确;
D.等势面的疏密程度反映电场强度的大小,由图可知点处等势面较密,电场强度较大,即。根据牛顿第二定律,可知电子在点的加速度较大。故D错误。
故选AC。
29.如图甲所示,、是某电场中一条电场线上的两点,一个正电荷从点由静止释放,仅在静电力作用下从点运动到点,其运动的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.点电场强度小于点电场强度
B.电场线的方向从指向
C.该点电荷在点电势能小于点电势能
D.该电场可能是孤立负电荷产生的
【答案】AD
【详解】A.从到,根据乙图可知加速度增大,由牛顿第二定律可知电场力增大,所以点的电场强度小于点的电场强度,故A正确;
BC.正电荷由静止开始从运动到,则电场力方向从到,因正电荷的电场力方向与电场线方向相同,故电场线方向由指向,又根据沿着电场线方向电势逐渐降低,可知,点电势高于点电势,根据可知正电荷在点的电势能大于在点的电势能,故BC错误;
D.若该电场是某个点电荷产生的,距离点电荷越近场强越大,所以该点电荷应该在的右侧,正电荷受到点电荷的吸引力,所以该点电荷带负电,故D正确。
故选AD。
30.两个位于纸面内的点电荷产生电场的等势面如图中实线所示,相邻等势面间的电势差相等。虚线是一个电子在该电场中的运动轨迹,轨迹与某等势面相切于点。下列说法正确的是( )
A.两点电荷可能是同种带正电的点电荷
B.A点的电势高于点的电势
C.电子沿虚线运动的过程中机械能守恒
D.电子运动到点时电势能最大
【答案】BD
【详解】A.根据电荷间等势面的分布情况可知两点电荷是同种电荷,又根据电子在该电场中的运动轨迹可判断电子一直受到排斥的力,故可知两点电荷为负电荷,故A错误;
B.因为两点电荷是负电荷,电场线由无穷远处指向负电荷,沿电场线方向电势降低,故可知A点的电势高于B点的电势,故B正确;
C.根据电子的运动轨迹和电场线的方向可知由M到P静电力做负功,由P到N静电力做正功,则电子沿虚线运动的过程中机械能先减小后增加,故C错误;
D.电子从M到P电势能增加,从P到N电势能减小,故电子运动到P点时电势能最大,故D正确。
故选BD。
试卷第1页,共3页
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