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第32講電場能的性質(zhì)第32講電場能的性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)明確目標(biāo)確定方向1電勢能和電勢2電勢差3勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)和電勢差的關(guān)系【知識回歸】回歸課本夯實基礎(chǔ)第一部分基礎(chǔ)知識梳理一、電場力做功和電能能的關(guān)系1.電場力做功的特點:電場力做功與路徑無關(guān),只與初、末位置有關(guān)2.電勢能(1)定義:電荷在電場中具有的勢能,數(shù)值上等于將電荷從該點移到零勢能位置時電場力所做的功(2)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系:電場力做的功等于電勢能的減少量,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp二二電勢和等勢面1定義:試探電荷在電場中某點具有的電勢能與它的電荷量的比值。2定義式:φ=eq\f(Ep,q)。3矢標(biāo)性:電勢是標(biāo)量,有正、負(fù)之分,其正(負(fù))表示該點電勢比零電勢高(低)。4相對性:電勢具有相對性,同一點的電勢因選取零電勢點的不同而不同。5.等勢面(1)定義:電場中電勢相等的各點組成的面。(2)四個特點①等勢面一定與電場線垂直。②在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。③電場線方向總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。[注4]④等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大,反之越小。三、電勢差1.定義:電荷在電場中由一點A移到另一點B時,電場力做功與移動電荷的電荷量的比值。2.定義式:UAB=eq\f(WAB,q)3.電勢差與電勢的關(guān)系:UAB=φA-φB,UAB=-UBA。四、勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系1.電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系:勻強(qiáng)電場中兩點間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點沿電場線方向的距離的乘積。即U=Ed,也可以寫作E=eq\f(U,d)。2.公式U=Ed的適用范圍:勻強(qiáng)電場。第二部分重難點辨析1.電勢高低的判斷判斷依據(jù)判斷方法電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低場源電荷的正負(fù)取無窮遠(yuǎn)處電勢為零,正電荷周圍電勢為正值,負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值;靠近正電荷處電勢高,靠近負(fù)電荷處電勢低電勢能的高低正電荷在電勢較高處電勢能大,負(fù)電荷在電勢較低處電勢能大電場力做功根據(jù)UAB=,將WAB、q的正負(fù)號代入,由UAB的正負(fù)判斷φA、φB的高低2.電勢能大小的判斷公式法將電荷量、電勢連同正負(fù)號一起代入公式Ep=qφ,正Ep的絕對值越大,電勢能越大;負(fù)Ep的絕對值越大,電勢能越小電勢法正電荷在電勢高的地方電勢能大負(fù)電荷在電勢低的地方電勢能大做功法電場力做正功,電勢能減小電場力做負(fù)功,電勢能增加能量守恒法在電場中,若只有電場力做功時,電荷的動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化,動能增加,電勢能減小,反之,動能減小,電勢能增加3.幾種常見的典型電場等勢面的對比分析電場等勢面(實線)圖樣重要描述勻強(qiáng)電場垂直于電場線的一簇等間距平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面等量異種點電荷的電場兩點電荷連線的中垂面上的電勢為零等量同種正點電荷的電場兩點電荷連線上,中點電勢最低,而在中垂線上,中點電勢最高。關(guān)于中點左右對稱或上下對稱的點電勢相等【典例分析】精選例題提高素養(yǎng)多選【例1】.在O點處固定一個正點電荷,P點在O點右上方。從P點由靜止釋放一個帶負(fù)電的小球,小球僅在重力和該點電荷電場力作用下在豎直面內(nèi)運動,其一段軌跡如圖所示。M、N是軌跡上的兩點,OP>OM,OM=ON,則小球(
)
A.在運動過程中,電勢能先增加后減少B.在P點的電勢能大于在N點的電勢能C.在M點的機(jī)械能等于在N點的機(jī)械能D.從M點運動到N點的過程中,電場力始終不做功【答案】BC【詳解】ABC.由題知,OP>OM,OM=ON,則根據(jù)點電荷的電勢分布情況可知φ=φ>φ則帶負(fù)電的小球在運動過程中,電勢能先減小后增大,且EpP>EpM=EpN則帶負(fù)電的小球在M點的機(jī)械能等于在N點的機(jī)械能,A錯誤、BC正確;D.從M點運動到N點的過程中,電場力先做正功后做負(fù)功,D錯誤。故選BC。多選【例2】.如圖甲所示,在平行于紙面的勻強(qiáng)電場中,有一個半徑為0.2m的圓形區(qū)域ABCD,圓心為O。P為圓弧上的一個點,從A點出發(fā)沿逆時針運動,θ為PO連線旋轉(zhuǎn)的角度,P點電勢φ隨θ變化情況如圖乙所示,則()
A.場強(qiáng)大小為10V/mB.電子在A點時的電勢能為2eVC.電子在A點時所受電場力指向O點D.電子沿圓弧運動過程中電場力做功【答案】AD【詳解】A.由圖乙可知SKIPIF1<0當(dāng)SKIPIF1<0時,P點位于下圖中的E點處,此時可得SKIPIF1<0當(dāng)SKIPIF1<0時,P點位于下圖中的F點處,由幾何知識可知E、F、O三點共線,此時可得SKIPIF1<0則圓心O點的電勢為SKIPIF1<0過A點作OE的垂線交于M點,由幾何知識易得,M點為EO中點,則下圖中M點的電勢為SKIPIF1<0故直線AM為等勢線,由于電場線與等勢面垂直,則可知電場線沿FOE方向,過B點作電場線FOE的垂線,交于N點,如下圖所示
則有SKIPIF1<0電場強(qiáng)度的大小為SKIPIF1<0故A正確;B.電子在A點時的電勢能為SKIPIF1<0故B錯誤;C.由A選項中分析可知,電子在A點時所受電場力平行于EF斜向左下方,故C錯誤;D.由A選項中分析可知,圓弧不是電場的一個等勢面,所以電子沿圓弧運動過程中電場力做功,故D正確。故選AD?!纠?】.如圖所示,等量同種點電荷放在x軸上,O點為中心()
A.
B.
C.
D.
【答案】D【詳解】等量同種正點電荷的電場線分布如圖所示
AB.由圖和對稱性可知,SKIPIF1<0軸上SKIPIF1<0點處的場強(qiáng)為零,越靠近正電荷電場強(qiáng)度越大,且每個點電荷兩側(cè)的電場強(qiáng)度方向相反,則每個點電荷兩側(cè)的電場強(qiáng)度一定是一側(cè)為正方向,另一側(cè)為負(fù)方向,故AB錯誤;CD.由于兩點電荷為等量同種正點電荷,可知SKIPIF1<0軸上的電勢均大于0;根據(jù)沿電場方向電勢降低可知,離正點電荷越近,電勢越高;SKIPIF1<0圖像中,圖像的斜率表示電場場強(qiáng),則離點電荷越近,圖像的切線斜率絕對值越大,故C錯誤,D正確。故選D。多選【例4】.如圖所示,在勻強(qiáng)電場中有邊長為SKIPIF1<0的等邊三角形SKIPIF1<0,三角形所在平面與勻強(qiáng)電場的電場線平行。O點為該三角形的中心,SKIPIF1<0分別為SKIPIF1<0和BC邊的中點。三角形各頂點的電勢分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0,下列說法正確的是()A.SKIPIF1<0點電勢為SKIPIF1<0B.勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為SKIPIF1<0,方向由C指向AC.在三角形ABC內(nèi)切圓的圓周上,E點電勢最低D.用外力將電子沿直線由O點移到D點,電場力始終不做功【答案】AD【詳解】A.D點的電勢為SKIPIF1<0可知BD是一條等勢線,三角形ABC為等邊三角形,則BD過O點,O點電勢為SKIPIF1<0,故A正確;B.根據(jù)幾何關(guān)系可知,BD垂直于AC,則電場線方向平行于AC,C點電勢大于A點電勢,電場方向由C指向A。電場強(qiáng)度為SKIPIF1<0故B錯誤;C.在三角形ABC內(nèi)切圓的圓周上,電勢最低的點為沿電場線方向,距離O點最遠(yuǎn)的點。過O點平行于AC的直徑與圓周的兩個交點中,離A點較近的點才是電勢最低的點。離C點較近的點是圓周上電勢最高的點,故C錯誤;D.將電子沿直線由O點移到D點,即沿等勢線移動,電場力與運動方向垂直不做功,故D正確。故選AD?!眷柟叹毩?xí)】舉一反三提高能力1.如圖所示,在勻強(qiáng)電場中一帶正電粒子先后經(jīng)過a、b兩點。已知粒子的比荷為k,粒子經(jīng)過a點時速率為SKIPIF1<0,經(jīng)過b點時速率為SKIPIF1<0,粒子經(jīng)過a、b兩點時速度方向與SKIPIF1<0連線的夾角分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0,SKIPIF1<0連線長度為L。若粒子只受電場力作用,則下列無法確定的是(
)A.場強(qiáng)的大小 B.場強(qiáng)的方向C.a(chǎn)、b兩點的電勢差 D.粒子在a、b兩點的電勢能之差【答案】D【詳解】AB.設(shè)電場力的方向與ab所在直線夾角為SKIPIF1<0,如圖所示垂直電場方向速度分量相同,根據(jù)幾何知識有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0垂直電場力方向做勻速運動,運動的時間為SKIPIF1<0沿電場力方向速度變化量為SKIPIF1<0電場強(qiáng)度的大小為SKIPIF1<0故AB可以確定,不符合題意;C.根據(jù)勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度SKIPIF1<0可知a、b兩點的電勢差可求,故C可以確定,不符合題意;D.根據(jù)功能關(guān)系有SKIPIF1<0電荷量未知,無法確定粒子在a、b兩點的電勢能之差,故D無法確定,符合題意。故選D。2.在Rt△ABC中,∠C=30°,AB邊長為SKIPIF1<0,空間有一勻強(qiáng)電場其方向與△ABC所在的平面平行,現(xiàn)將一個電荷量SKIPIF1<0的點電荷從電場中的A點移到B點,靜電力做了SKIPIF1<0的功,再從B點移到C點,靜電力做了SKIPIF1<0的功。則下列說法正確的是()
A.A、B兩點的間的電勢差SKIPIF1<0B.如果規(guī)定B點的電勢為0,則C點的電勢SKIPIF1<0C.該勻強(qiáng)電場的大小E=200V/mD.如果規(guī)定B點的電勢能為0,則該點電荷在A點的電勢能SKIPIF1<0【答案】B【詳解】A.根據(jù)電勢差定義式可得SKIPIF1<0故A錯誤;B.同理,可得SKIPIF1<0又SKIPIF1<0如果規(guī)定B點的電勢為0,則C點的電勢SKIPIF1<0故B正確;C.沿AB方向的分場強(qiáng)大小為SKIPIF1<0沿BC方向的分場強(qiáng)大小為SKIPIF1<0該勻強(qiáng)電場的大小為SKIPIF1<0故C錯誤;D.根據(jù)SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0根據(jù)電勢能的定義式,可得SKIPIF1<0故D錯誤。故選B。3.空間中P、Q兩點處各固定一個點電荷,其中P為正電荷。P、Q兩點附近電場的等勢面分布如圖所示,相鄰等勢面間電勢差相等,a、b、c、d為電場中的4個點。下列說法正確的是()
A.P、Q兩點處的電荷帶同種電荷B.c點與d點場強(qiáng)方向相同,電勢也相同,a點電場強(qiáng)度小于b點電場強(qiáng)度C.一負(fù)電子從c點到b點電場力做正功D.負(fù)電子在a點電勢能比在b點的電勢能大【答案】B【詳解】A.由等勢面作出電場線,如圖所示可知P、Q兩點處的電荷帶異種電荷,故A錯誤;B.根據(jù)點電荷場強(qiáng)決定式SKIPIF1<0以及場強(qiáng)的疊加原理可知,c點與d點場強(qiáng)方向相同,因為c點與d點在同一等勢面上,所以c點與d點電勢也相同,又因b點等差等勢面比a點密集,可知b點場強(qiáng)較大,即a點電場強(qiáng)度小于b點電場強(qiáng)度,故B正確;C.電場線從高電勢面指向低電勢面,所以c點電勢高于b點電勢,由SKIPIF1<0可知,c點電勢能低于b點電勢能,所以一負(fù)電子從c點到b點電場力做負(fù)功,故C錯誤;D.因為a點電勢高于b點電勢,由SKIPIF1<0可知電子在a點電勢能比在b點的電勢能小,故D錯誤。故選B。4.平時我們所處的地球表面,實際上存在場強(qiáng)大小為100V/m的電場,可將其視為勻強(qiáng)電場,在地面立一金屬桿后空間中的等勢面如圖所示??臻g中存在a、b、c三點,其中a點是電勢為300V等勢面的最高點,b、c等高。則下列說法正確的是()A.b、c兩點的電勢差SKIPIF1<0 B.a(chǎn)點場強(qiáng)大小等于100V/mC.a(chǎn)點場強(qiáng)方向沿豎直方向 D.a(chǎn)點的電勢低于c點【答案】C【詳解】A.由圖可知,b、c兩點的電勢差為SKIPIF1<0故A錯誤;B.由圖可知,a點與相鄰兩等勢面的距離小于SKIPIF1<0,電勢差等于SKIPIF1<0,根據(jù)SKIPIF1<0可知a點場強(qiáng)大小大于SKIPIF1<0,故B錯誤;C.根據(jù)場強(qiáng)方向垂直于等勢面,可知a點的場強(qiáng)方向沿豎直方向,故C正確;D.由圖可知,a點與c點在同一等勢面上,電勢均為SKIPIF1<0,故D錯誤。故選C。5.如圖所示,ab是半徑為R=1m的圓的一條直徑,該圓處于平行該圓周平面的勻強(qiáng)電場中。將質(zhì)子從a點以30eV的動能在該平面內(nèi)朝著不同方向射出,質(zhì)子可經(jīng)過圓周上所有點。其中,到達(dá)c點的動能最大為90eV。已知∠cab=30°,若不計重力和阻力,且規(guī)定圓心O處電勢為0,則下列說法正確的是()
A.電場方向為ac方向B.電場強(qiáng)度大小為40V/mC.b點電勢為20VD.質(zhì)子經(jīng)過該圓周時,可能具有5eV動能的同時,其電勢能為45eV【答案】B【詳解】A.小球在c點時的動能最大,即c點的電勢最低。作過c點與圓周相切的線,切線為等勢線,Oc方向即為電場方向,故A錯誤;B.根據(jù)A選項分析,作出下圖
由幾何關(guān)系可知SKIPIF1<0根據(jù)分析可知SKIPIF1<0則電場強(qiáng)度的大小SKIPIF1<0故B正確;C.根據(jù)沿著電場線方向電勢逐漸降低結(jié)合圖可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故C錯誤;D.c點的電勢為SKIPIF1<0根據(jù)對稱性可知cO延長線與圓相交的另一點電勢最高為40V,最大電勢能為40eV,故質(zhì)子經(jīng)過該圓周時,不可能具有5eV動能的同時其電勢能為45eV,故D錯誤。故選B。6.一勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy平面,平面內(nèi)acbO為矩形,a、b、c三點的位置如圖所示,三點的電勢分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。則下列說法正確的是()A.坐標(biāo)原點處的電勢為SKIPIF1<0B.電場強(qiáng)度的大小為SKIPIF1<0C.電子在b點的電勢能比在c點小SKIPIF1<0D.電子從a點運動到b點,電場力做功為SKIPIF1<0【答案】B【詳解】A.在勻強(qiáng)電場中平行等間距的線段上兩端點間的電勢差相等,則有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0A錯誤;B.a(chǎn)c垂直于bc,沿ca和cb兩方向的場強(qiáng)分量大小分別為SKIPIF1<0,SKIPIF1<0根據(jù)矢量合成可得,合場強(qiáng)大小為SKIPIF1<0B正確;C.根據(jù)SKIPIF1<0解得,電子在a、b、c三點的電勢能分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0,可知電子在b點的電勢能比在c點的大SKIPIF1<0C錯誤;D.結(jié)合上述,根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系可得,電子從a點運動到b點,電場力做功為SKIPIF1<0D錯誤。故選B。多選7.一帶正電微粒只在電場力作用下沿SKIPIF1<0軸正方向運動,其電勢能隨位移SKIPIF1<0變化的關(guān)系如圖所示,其中SKIPIF1<0段是曲線,SKIPIF1<0段是平行于SKIPIF1<0軸的直線,SKIPIF1<0段是傾斜直線,則下列說法正確的是(??)
A.SKIPIF1<0段電勢逐漸升高B.SKIPIF1<0段微粒做加速度逐漸增大的減速運動C.SKIPIF1<0段電場為勻強(qiáng)電場D.SKIPIF1<0段的電勢沿SKIPIF1<0軸均勻減小【答案】AD【詳解】A.電勢能SKIPIF1<0由于粒子帶正電,0~x1段電勢能變大,所以電勢升高,故A正確;B.根據(jù)電場力做功與電勢能關(guān)系SKIPIF1<0SKIPIF1<0圖像斜率反映電場力大小,電量一定,可以反映場強(qiáng)大小,0~x1段圖像斜率變小,場強(qiáng)變小,受力減小,加速度逐漸變小,由于電勢能增加,電場力做負(fù)功,則粒子做減速運動,即粒子做加速度減小的減速運動,故B錯誤;C.x2~x3段斜率為0,場強(qiáng)為零,故C錯誤;D.x2到x3,電勢能均勻減小,粒子帶正電,所以電勢沿x軸均勻減小,故D正確。故選AD。多選8.如圖,等量的點電荷SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0固定于等邊三角形的3個頂點。A、B、C為三角形各邊的中點,O點為三角形的中心,則(
)A.A、B兩點電場強(qiáng)度相同B.電子在O點受電場力方向沿OC方向C.將一帶正電的點電荷從O點移動到A點,電勢能增加D.將SKIPIF1<0變?yōu)镾KIPIF1<0,則O點場強(qiáng)變?yōu)榱恪敬鸢浮緽D【詳解】A.設(shè)A到左邊正電荷的距離為r,則左邊正電荷在A點的場強(qiáng)為SKIPIF1<0,上邊負(fù)電荷在A點的電場也為SKIPIF1<0,它們的合場可為SKIPIF1<0,指向負(fù)電荷,A到右邊正電荷的距離為SKIPIF1<0,則右邊正電荷在A點的電場為SKIPIF1<0,如圖所示,A點的電場強(qiáng)度的方向與豎直方向有夾角,則A、B兩點電場強(qiáng)度方向不相同,故A錯誤;B.兩正電荷在O點的合場強(qiáng)方向與負(fù)電荷在O點的場強(qiáng)方向均沿CO方向,則O點合場強(qiáng)沿CO方向,電子帶負(fù)電,則電子在O點受電場力方向沿OC方向,故B正確;C.O點與一個正電荷和一個負(fù)電荷的距離相等,則O點電勢等于第三個正點電荷在該點的電勢,為正值。因為A點與第三個正點電荷的距離更遠(yuǎn),則電勢更低,將一帶正電的點電荷從О點移動到A點,電勢能減少,故C錯誤。D.將SKIPIF1<0變?yōu)镾KIPIF1<0,則三個正電荷在O點的場強(qiáng)大小相等互成120°角,則O點場強(qiáng)變?yōu)榱悖蔇正確。故選BD。多選9.如圖所示,正三角形三個頂點固定三個等量電荷,其中SKIPIF1<0帶正電,SKIPIF1<0帶負(fù)電,SKIPIF1<0為SKIPIF1<0邊的四等分點,下列說法正確的是(
)A.SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩點電場強(qiáng)度相同 B.SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩點電勢相同C.負(fù)電荷在SKIPIF1<0點電勢能比在SKIPIF1<0點時要小 D.負(fù)電荷在SKIPIF1<0點電勢能比在SKIPIF1<0點時要大【答案】BC【詳解】A.根據(jù)場強(qiáng)疊加以及對稱性可知,MN兩點的場強(qiáng)大小相同,但是方向不同,選項A錯誤;B.因在AB處的正電荷在MN兩點的合電勢相等,在C點的負(fù)電荷在MN兩點的電勢也相等,則MN兩點電勢相等,選項B正確;CD.因負(fù)電荷從M到O,因AB兩電荷的合力對負(fù)電荷的庫侖力從O指向M,則該力對負(fù)電荷做負(fù)功,C點的負(fù)電荷也對該負(fù)電荷做負(fù)功,可知三個電荷對該負(fù)電荷的合力對其做負(fù)功,則該負(fù)電荷的電勢能增加,即負(fù)電荷在M點的電勢能比在O點??;同理可知負(fù)電荷在N點的電勢能比在O點小。選項C正確,D錯誤。故選BC。多選10.如圖所示,四根帶有等量正電荷且電荷均勻分布的細(xì)絕緣棒a、b、c、d組成一個正方形,A點位于正方形的中心,A、B兩點關(guān)于a棒對稱。若將a棒移走,其余棒上電荷仍均勻分布,規(guī)定無窮遠(yuǎn)處電勢為零。下列說法正確的是()
A.移走a棒后,A、B兩點的電勢均減小B.移走a棒后,A、B兩點的電場強(qiáng)度均減小C.移走a棒前,將正點電荷從A點移動到B點,電勢能減小D.移走a棒前,將負(fù)點電荷從無窮遠(yuǎn)處分別移動到A、B兩點,電場力做功相同【答案】AC【詳解】A.電勢是標(biāo)量,電勢相加遵循代數(shù)法則,移走a棒后,A、B兩點的電勢均減小,故A正確;B.移走a棒后,A點的電場強(qiáng)度增大,B點電場強(qiáng)度減小,故B錯誤;C.移走a棒前,A點電勢大于B點電勢,將正點電荷從A點移動到B點,電勢能減小,故C正確;D.移走a棒前,A、B兩點電勢不同,將負(fù)點電荷從無窮遠(yuǎn)處分別移動到A、B兩點,電場力做功不同,故D錯誤。故選AC。多選11.勻強(qiáng)電場中同一平面內(nèi)有a、b、c三點,電場方向跟a、b、c,所在平面平行,SKIPIF1<0,SKIPIF1<0,SKIPIF1<0。已知a、b、c點電勢分別為3V、-1V和7V。則()
A.電場強(qiáng)度大小為2V/cmB.電場強(qiáng)度的方向與bc夾角為SKIPIF1<0C.電子從a點移到b點,電場力對電子做了負(fù)功D.電子從a點移到c點,電場力對電子做了負(fù)功【答案】ABC【詳解】AB.將bc線段8等分,連接ae,做ae的垂線bf,如圖所示
由題意可知a點電勢和e點電勢相等,fb為電場線,方向由f指向b,由幾何知識可知SKIPIF1<0又SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0fb(即電場強(qiáng)度的方向)與bc夾角為SKIPIF1<0,電場強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0C.電子從a點移到b點,電場力對電子做功為SKIPIF1<0故電場力對電子做了負(fù)功,故C正確;D.電子從a點移到c點,電場力對電子做功為SKIPIF1<0故電場力對電子做了正功,故D錯誤;故選ABC。多選12.如圖所示,平行于紙面方向的勻強(qiáng)電場中存在一等邊三角形ABC,三角形邊長為l,將電荷量為SKIPIF1<0的電荷從無窮遠(yuǎn)處分別移至C、A兩點,電場力做功分別為W、SKIPIF1<0,將該電荷由C點移至B點,電場力做功為SKIPIF1<0,取無窮遠(yuǎn)電勢為0,下列說法正確的是()
A.C點的電勢為SKIPIF1<0 B.B點的電勢為0C.電場強(qiáng)度的方向垂直于AC邊斜向上 D.電場強(qiáng)度的大小為SKIPIF1<0【答案】AD【詳解】A.C點的電勢SKIPIF1<0故A正確;B.將電荷由C點移至B點,電場力做功為SKIPIF1<0,可知SKIPIF1<0則B點的電勢SKIPIF1<0故B錯誤;C.A點的電勢SKIPIF1<0則AC邊中點D的電勢為SKIPIF1<0由此可知電場強(qiáng)度方向與BD垂直,即與AC邊方向平行。由于SKIPIF1<0所以電場強(qiáng)度方向沿AC邊斜向下,故C錯誤;D.電場電場強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0故D正確。故選AD。多選13.如圖所示,虛線SKIPIF1<0是電場中的一組豎直等差等勢面,實線是一帶負(fù)電粒子僅在電場力作用下的運動軌跡,SKIPIF1<0分別為運動軌跡與等勢面的交點,下列判斷正確的是(
)A.圖中等勢面a的電勢最高B.粒子在電場中做變加速運動C.粒子經(jīng)過Q點時的動能大于經(jīng)過P點時的動能D.粒子在M點的電勢能比在Q點的小【答案】AD【詳解】A.根據(jù)電場線與等勢面垂直,可知電場線位于水平方向,粒子所受的電場力也在水平方向,由粒子的軌跡向左彎曲,所以粒子所受的電場力水平向左,粒子帶負(fù)電,則電場線方向水平向右,則a處電勢最高,故A正確;B.由圖知,等差等勢面均勻分布,則知該電場是勻強(qiáng)電場,粒子所受的電場力恒定,所以粒子在電場中做勻變速運動,故B錯誤;C.若粒子從M運動到Q,電場力做負(fù)功,粒子的動能減小,同理,若粒子從Q到M,電場力做正功,粒子動能增大,則粒子經(jīng)過Q點動能小于P點動能,故C錯誤;D.電場線方向水平向右,則M點電勢高于Q點電勢,根據(jù)負(fù)電荷在電勢高處電勢能小,所以粒子在M點的電勢能比Q點的小,故D正確。故選AD。多選14.紙面內(nèi)存在沿某方向的勻強(qiáng)電場,在電場中取O點為坐標(biāo)原點建立x軸,以O(shè)為圓心、R為半徑,從x軸上的a點開始沿逆時針方向作圓,SKIPIF1<0是圓周上的8個等分點,如圖(a)所示;測量圓上各點的電勢SKIPIF1<0與半徑同x軸正方向的夾角SKIPIF1<0,描繪的SKIPIF1<0圖像如圖(b)所示,下列說法正確的是()A.電場強(qiáng)度的大小為SKIPIF1<0B.O點的電勢為SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0兩點的電勢差為SKIPIF1<0D.從e到f,電勢一直降低,從g到h,電勢一直升高【答案】ABC【詳解】A.圖(a)可知圓周上電勢最高的點和電勢最低的點所在的直徑與x軸夾角為SKIPIF1<0,且電勢差的值為SKIPIF1<0由勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度和電勢差的關(guān)系,可得電場強(qiáng)度的大小SKIPIF1<0方向與x軸正方向夾角為SKIPIF1<0,故A正確;B.根據(jù)勻強(qiáng)電場電勢分布特點,O點的電勢SKIPIF1<0故B正確;C.a(chǎn)e兩點的電勢差SKIPIF1<0故C正確;D.根據(jù)選項A分析,可畫出如圖所示電場線根據(jù)沿著電場線方向電勢逐漸降低,可知從e到f,電勢先降低再升高,從g到h,電勢一直升高,故D錯誤。故選ABC。多選15.空間中存在沿x軸方向的電場,x軸上各點的電場強(qiáng)度(以+x方向為正)隨x的變化情況如圖所示。下列中正確的是()
A.SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩處的電勢相同B.電子在SKIPIF1<0處的電勢能小于在SKIPIF1<0處的電勢能C.SKIPIF1<0處與SKIPIF1<0處兩點之間的電勢差為SKIPIF1<0D.電子沿x軸從SKIPIF1<0處運動到SKIPIF1<0處,電場力一直做負(fù)功【答案】BD【詳解】A.沿電場方向電勢降低,因為電場方向指向x軸正方向,故x軸相當(dāng)于一條電場線,故SKIPIF1<0A錯誤;BD.電子受到的電場力方向和電場方向相反,故從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0電場力做負(fù)功,電勢能增大,電子在SKIPIF1<0處的電勢能小于在SKIPIF1<0處的電勢能,BD正確;C.因為從0到SKIPIF1<0處的電場強(qiáng)度是均勻增大的,所以從0到SKIPIF1<0處的電場強(qiáng)度平均值為SKIPIF1<0,根據(jù)公式SKIPIF1<0可得從0到SKIPIF1<0處的電勢差為SKIPIF1<0C錯誤。故選BD。多選16.如圖所示,在勻強(qiáng)電場中建立直角坐標(biāo)系SKIPIF1<0,坐標(biāo)平面與電場方向平行。坐標(biāo)系中有一個經(jīng)過O、A、B三點的圓,SKIPIF1<0點SKIPIF1<0為圓心,A點坐標(biāo)為SKIPIF1<0,A點電勢為SKIPIF1<0,SKIPIF1<0點電勢為SKIPIF1<0,SKIPIF1<0點電勢為SKIPIF1<0,則()
A.電場強(qiáng)度的方向為由SKIPIF1<0方向 B.電場強(qiáng)度的方向為由SKIPIF1<0方向C.電場強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0 D.電場強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0【答案】BD【詳解】AB.如圖所示,連接SKIPIF1<0、SKIPIF1<0,則SKIPIF1<0為直角三角形。
在勻強(qiáng)電場中,沿任意一條直線電勢均勻變化,則有SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0點電勢為SKIPIF1<0,即SKIPIF1<0、A兩點連線為等勢線,電場方向為由SKIPIF1<0方向,
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