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1、熱點8 電場中力和能的性質
(建議用時:20分鐘)
1.如圖,有兩個等量異種點電荷置于正方體的兩個頂點上,正點電荷置于a點,負點電荷置于c點,則( )
A.b、d、h、f點電勢相等
B.e、f、g、h點電勢相等
C.bd連線中點的場強為零
D.bd連線中點與fh連線中點的場強相同
2.(多選)(2019·聊城模擬)如圖所示,有四個等量異種電荷,放在正方形的四個頂點處,a、b、c、d為正方形四個邊的中點,O為正方形的中心,e、f為正方形外接圓與bd中垂線的兩個交點.取無限遠處的電勢為0,下列說法中正確的是( )
A.a、b、c、d電場強度和電勢都相同
B.O點的電場強度和電
2、勢均為零
C.將一帶正電的試探電荷從e點沿直線移動到f點過程中電勢能不變
D.過e點垂直于紙面的直線上,各點的電場強度為零,電勢為零
3.真空中,兩個相距L的固定點電荷P、Q所帶的電荷量的絕對值分別為QP和QQ,在它們共同形成的電場中,有一條電場線如圖中實線所示,實線上的箭頭表示電場線的方向,電場線上標出了M、N兩點,其中過N點的切線與P、Q連線平行,且∠NPQ>∠NQP,則( )
A.P帶負電,Q帶正電,且QP
3、
4.(多選)如圖所示是某空間部分電場線分布圖,在電場中取一點O,以O為圓心的圓周上有M、Q、N三個點,連線MON與直電場線重合,連線OQ垂直于MON.下列說法正確的是( )
A.M點的場強大于N點的場強
B.O點的電勢等于Q點的電勢
C.將一負點電荷由M點移到Q點,電荷的電勢能增加
D.一正點電荷只受電場力作用能從Q點沿圓周運動至N點
5.圖示為5個點電荷電場的電場線分布情況,曲線cd是一帶電粒子(不計重力)運動的軌跡,則下列判斷正確的是( )
A.a點的場強大于c點的場強
B.a、b兩點的電勢可能相等
C.該粒子帶正電
D.一電子在a點的電勢能大于在b點的電勢能
4、
6.(多選)(2019·安徽蚌埠高三質量檢測)如圖,充電后的平行板電容器水平放置(與電源斷開),電容為C,板間距離為d,上極板正中央有一小孔.質量為m、電荷量為+q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落,穿過小孔到達下極板處的P點時速度恰為零(空氣阻力忽略不計,極板間電場可視為勻強電場,重力加速度為g).下列說法正確的是( )
A.電容器所帶電荷量Q=
B.電容器板間的電場強度E=
C.若下板下移的距離,小球到達P點(原下板處)時速度恰為零
D.若下板水平右移一小段距離,小球到達下板處時速度恰為零
7.(多選)(2019·青島二中高三模擬)如圖所示,平行板電容器A、B
5、兩極板水平放置,A在上方,B在下方,現將其和二極管串聯接在電源上,已知A和電源正極相連,二極管具有單向導電性,一帶電小球沿A、B中心水平射入,打在B極板上的N點,小球的重力不能忽略,現通過上下移動A極板來改變兩極板A、B間距(兩極板仍平行),則下列說法正確的是( )
A.若小球帶正電,當A、B間距增大時,小球打在N點的右側
B.若小球帶正電,當A、B間距減小時,小球打在N點的左側
C.若小球帶負電,當A、B間距減小時,小球可能打在N點的右側
D.若小球帶負電,當A、B間距增大時,小球可能打在N點的左側
8.(多選)(2019·湖南四校聯考)如圖所示,一質量為m、電荷量為q的小
6、球在電場強度為E、區(qū)域足夠大的勻強電場中,以初速度v0沿ON在豎直面內做勻變速直線運動.ON與水平面的夾角為30°,重力加速度為g,且mg=qE,則( )
A.電場方向豎直向上
B.小球運動的加速度大小為g
C.小球上升的最大高度為
D.若小球在初始位置的電勢能為零,則小球電勢能的最大值為
熱點8 電場中力和能的性質
1.解析:選A.由等量異種點電荷的電場分布可知,ac連線的垂直等分面為等勢面,b、d、h、f點處于這個等勢面上,這四點電勢相等,選項A正確; e點電勢高于h點電勢,選項B錯誤;bd連線中點的場強不為零,選項C錯誤;bd連線中點與fh連線中點的場強方向相同,但大小不相
7、同,選項D錯誤.
2.解析:選BC.把其中相鄰的兩個正負電荷看成一組,另外兩個正負電荷看成一組,中垂線就是一條零勢線,a、b、c、d、O點的電勢為零,根據對稱性可知,a、b、c、d電場強度大小相等,方向不同,O點的電場強度為零,選項A錯誤,B正確;ef是一條等勢線,沿ef移動電荷,電荷的電勢能不變,選項C正確;過e點垂直于紙面的直線上,各點的電場強度不為零,電勢為零,選項D錯誤.
3.解析:選B.由電場線方向可知,P帶正電,Q帶負電,如圖所示,兩點電荷在N點合場強方向與P、Q連線平行,由平行四邊形定則和點電荷場強公式可知,QP
8、帶正電的檢驗電荷,其受力方向不與該中垂面垂直,故中垂面不是等勢面,選項B正確;因圖中所畫的電場線是曲線,從M點釋放的帶正電的檢驗電荷的運動軌跡不會跟這條電場線重合,選項C錯誤;帶負電的檢驗電荷在電勢高的地方電勢能反而小,選項D錯誤.
4.解析:選AC.電場線的疏密表示場強的強弱,故M點的場強大于N點的場強,A正確;根據電場線與等勢線垂直的特點,在O點所在電場線上找到Q點的等勢點,根據沿電場線方向電勢降低可知,O點的電勢比Q點的電勢高,故B錯誤;將一負點電荷由M點移到Q點,電場力做負功,電勢能增加,故C正確;一正點電荷只受電場力作用不可能沿圓周運動,故D錯誤.
5.解析:選D.根據電場線
9、的疏密程度表示場強的大小可知,a點的場強小于c點的場強,A錯誤;根據等勢線與電場線垂直,畫出a點的等勢線如圖所示,則a′點的電勢與a點的電勢相等,根據沿電場線方向電勢逐漸降低知,b點的電勢高于a′點的電勢,即高于a點的電勢,B錯誤;根據粒子所受的合力指向軌跡凹處知,該粒子帶負電,C錯誤;若電子從a′點運動到b點,電場力做正功,電勢能減少,電子在a點的電勢能與在a′點的電勢能相等,則電子在a點的電勢能大于在b點的電勢能,D正確.
6.解析:選BC.對小球從釋放到到達下極板處過程應用動能定理得:mg(h+d)-qEd=0,解得:E=,電容器兩極板間的電壓為:U=Ed=,電容器的帶電荷量為:Q=C
10、U=,故A錯誤,B正確;由題意知,電容器的電荷量不變,根據C=、C=和E=,得E=,當下極板向下移動時電場強度不變,根據動能定理可知,小球從相同高度處釋放,到達P點時速度恰好為零,故C正確;當下極板水平右移一小段距離時,面積S減小,故電場強度增大,下落相同的距離,電場力做的負功更多,故小球在到達下板前速度已經為零,故D錯誤.
7.解析:選BC.若小球帶正電,當d增大時,電容減小,但Q不可能減小,所以Q不變,根據E===,E不變所以電場力不變,小球仍然打在N點,故A錯誤;若小球帶正電,當d減小時,電容增大,Q增大,根據E===,所以d減小時E增大,所以電場力變大,方向豎直向下,小球做平拋運動豎
11、直方向加速度增大,運動時間變短,打在N點左側,故B正確;若小球帶負電,當A、B間距d減小時,電容增大,則Q增大,E增大,所以電場力變大,方向豎直向上,若電場力小于重力,小球做類平拋運動,豎直方向上的加速度減小,運動時間變長,小球將打在N點的右側,故C正確;若小球帶負電,當A、B間距增大時,E不變,所以電場力大小不變,小球做類平拋運動,豎直方向上的加速度不變,運動時間不變,小球仍落在N點,故D錯誤.
8.解析:選BD.如圖所示,由于帶電小球在豎直面內做勻變速直線運動,其合力沿ON或NO方向,而mg=qE,由平行四邊形定則,可知電場方向與ON方向成120°角,A項錯誤;由圖中幾何關系可知,小球所受合力為mg,由牛頓第二定律可知a=g,方向與初速度方向相反,B項正確;設帶電小球上升的最大高度為h,由動能定理可得-mg·2h=0-mv,解得h=,C項錯誤;小球上升過程中,當帶電小球速度為零時,其電勢能最大,則Ep=-qE·2hcos 120°=,D項正確.
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