届人教版电场能的性质单元测试文档格式.docx
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B.点电荷的加速度大小为a=
C.该点电荷所处的电场可能是两个等量同种点电荷所产生的
D.该电场的场强方向一定指向圆弧的圆心
答案 ABC
解析 点电荷只受电场力作用沿圆弧MN做匀速圆周运动,则电场力充当向心力,与速度方向垂直,电场力不做功,所以MN两点的电势相等,A正确;
根据几何知识可得圆弧所对圆心角为θ,所以运动半径为r=
,点电荷运动角速度为ω=
,故点电荷的向心加速度为a=ω2r=
,B正确;
该点电荷q可以在两个等量同种点电荷中垂面上做匀速圆周运动,所以该点电荷q所处的电场可能是两个等量同种点电荷所产生的,故C正确;
点电荷的电性未知,所以无法判断电场强度方向,D错误。
3.(多选)如图所示,A、B、C为直角三角形的三个顶点,∠A=30°
,D为AB的中点,负点电荷Q位于D点。
A、B、C三点的电势分别用φA、φB、φC表示,下列说法不正确的是( )
A.φC大于φA
B.A、B两点电场强度相同
C.负检验电荷在BC连线上各点具有的电势能都相等
D.将正检验电荷沿AC从A点移到C点,电场力先做正功后做负功
解析 点电荷的等势面是一系列的同心圆,A、C两点在同一个等势面上,故φC等于φA,故A错误;
A、B两点与场源点电荷距离相等,根据点电荷场强公式E=k
,故A、B两点的电场强度大小相等,但方向不同,故A、B两点的电场强度不相同,故B错误;
BC连线上各点距场源点电荷距离不等,电势不等,根据Ep=qφ,负检验电荷在BC连线上各点具有的电势能不相等,故C错误;
AC连线上,越靠近负电荷电势越低,从A到C电势先降低后升高,正检验电荷具有的电势能先减小后增大,故电场力先做正功后做负功,故D正确。
4.(多选)如图a所示,AB是某电场中的一条电场线,若有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下,沿AB由点A运动到点B,所经位置的电势随距A点的距离变化的规律如图b所示,以下说法正确的是( )
A.该电场是匀强电场
B.电子在A、B两点的电势能EpA<
EpB
C.电子在A、B两点的加速度关系是aA>
aB
D.电子在A、B两点的速度vA<
vB
答案 BC
解析 φx图象的斜率大小等于电场强度,由几何知识得知,图象的斜率减小,则从点A到点B场强减小,不是匀强电场,EA>
EB,根据a=
=
可知,A点场强大,则A点加速度大,故A错误、C正确;
由图看出,电势逐渐降低,可判断出电场线的方向从A到B,在移动过程中,电场力做负功,电子的动能减小,速度减小,而电子的电势能增大,即有vA>
vB,EpA<
EpB,故B正确、D错误。
5.如图所示,相互垂直的固定绝缘光滑挡板PO、QO,竖直放置在重力场中,a、b为两个带有同种电量的小球(可以近似看成点电荷),当用水平向左的作用力F作用于b时,a、b紧靠挡板处于静止状态。
现若稍改变F的大小,使b稍向左移动一小段距离,则当a、b重新处于静止状态后( )
A.ab间的电场力增大
B.作用力F将减小
C.系统重力势能减少
D.系统的电势能将增加
答案 B
解析 以a球为研究对象,受力分析如图甲,由平衡条件电场力F1=
,当使b稍向左移动一小段距离,α变大,sinα变大,F1变小,ab间的电场力减小,A错误;
以b为研究对象,受力分析如图乙所示,F=F1cosα,α变大,cosα减小,因此F减小,B正确;
因F1减小,F1=k
可知,两球间距离增大,a球上升,系统重力势能增加,C错误;
两球排斥、距离增大、静电力做正功、电势能减小,D错误。
6.如图所示为一个半径为R的均匀带电圆环,其单位长度带电量为η。
取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴。
设轴上任意点P到O点的距离为x,以无限远处为零势点,P点电势的大小为φ。
下面给出的四个φ表达式(式中k为静电力常量),其中只有一个是合理的。
你可能不会求解此处的电势φ,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性判断。
根据你的判断,φ的合理表达式应为( )
A.φ=
B.φ=
C.φ=
D.φ=
x
答案 A
解析 电势的单位是V,1V=1N·
m/C。
A等式右边单位是N·
m/C,与等式左边相同,从数学角度看意义合理,故A正确;
B等式右边单位是N·
m2/C2,与等式左边单位不同,B项不合理,故B错误;
C等式左右两边单位相同,但从数学角度分析,当x>
R时根号内R2-x2<
0,没有意义了,C项不合理,故C错误;
D等式右边单位是N·
m2/C,与等式左边单位不同,D项不合理,故D错误。
7.(多选)如图所示,有四个等量异种电荷,放在正方形的四个顶点处。
A、B、C、D为正方形四个边的中点,O为正方形的中心,下列说法中正确的是(以无穷远处为电势零点)( )
A.A、B、C、D四点的电场强度不同,电势不同
B.A、B、C、D四点的电场强度不同,电势相同
C.将一带负电的试探电荷从A点沿直线移动到C点,试探电荷具有的电势能一直不变
D.位于过O点垂直于纸面的直线上,各点的电场强度为零,电势不为零
解析 设正方形边长为L,每个电荷电量为Q,若将四个电荷分成a与d,b与c两组,则AC是两组电荷的垂直平分线,是等势线,所以A、C两点的电势相等;
ad两个电荷在A、C两点的合场强匀向下,且A点场强大于C点场强,bc两个电荷在A、C两点的合场强匀向上,且A点场强大于C点场强,所以四个电荷在A点的合场强向下,在C点场强向上,A、C两点场强不同;
若将四个电荷分成a与b,c与d两组,可得:
BD两点的电势相等,B点场强的方向向右,D点的方向向左。
所以A、B、C、D四点的电场强度的方向不同,电势相等,故A错误、B正确;
由以上分析可知,AC是一条等势线,故带正电的试探电荷从A点沿直线移动到C点,试探电荷具有的电势能不变,故C正确;
对O点研究:
两个正电荷在O点的合场强为零,两个负电荷在O点的合场强为零,故O点的场强为0。
过O点的垂线位于过AC和BD两条等势线的等势面上,这两个等势面与无穷远处的电势相等,为0,所以过O的垂线的电势都为0,故D错误。
8.(2016·
浙江高考)以下说法正确的是( )
A.在静电场中,沿着电场线方向电势逐渐降低
B.外力对物体所做的功越多,对应的功率越大
C.电容器电容C与电容器所带电荷量Q成正比
D.在超重和失重现象中,地球对物体的实际作用力发生了变化
解析 在静电场中,沿着电场线的方向电势逐渐降低,A正确;
根据P=
可知,外力对物体所做的功越多,对应的功率不一定越大,B错误;
电容器的电容C与电容器所带电荷量Q无关,只与两板的正对面积、两板间距以及两板间的电介质有关,C错误;
在超重和失重现象中,地球对物体的实际作用力没有发生变化,只是物体的视重发生了变化,D错误。
9.(2017·
天津高考)(多选)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。
设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB。
下列说法正确的是( )
A.电子一定从A向B运动
B.若aA>
aB,则Q靠近M端且为正电荷
C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA<
D.B点电势可能高于A点电势
解析 若Q在M端,由电子运动的轨迹可知Q为正电荷,电子从A向B运动或从B向A运动均可,由于rA<
rB,故EA>
EB,FA>
FB,aA>
aB,φA>
φB,EpA<
EpB;
若Q在N端,由电子运动的轨迹可知Q为负电荷,且电子从A向B运动或从B向A运动均可,由rA>
rB,故φA>
EpB。
综上所述A、D错误,B、C正确。
10.(2016·
海南高考)(多选)如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。
不计重力,下列说法正确的是( )
A.M带负电荷,N带正电荷
B.M在b点的动能小于它在a点的动能
C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
解析 如题图所示,根据粒子受到的电场力指向轨迹的凹侧,可知M受到了引力作用,N受到了斥力作用,故M带负电荷,N带正电荷,A正确;
由于虚线是等势面,故M从a点到b点电场力对其做负功,动能减小,B正确;
d点和e点在同一等势面上,N在d点的电势能等于它在e点的电势能,故C正确;
N从c点运动到d点的过程中,电场力做正功,故D错误。
11.(2015·
海南高考)(多选)如图,两电荷量分别为Q(Q>
0)和-Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧,a点位于x轴上O点与点电荷Q之间,b点位于y轴O点上方。
取无穷远处的电势为零,下列说法正确的是( )
A.b点电势为零,电场强度也为零
B.正的试探电荷在a点的电势能大于零,所受电场力方向向右
C.将正的试探电荷从O点移到a点,必须克服电场力做功
D.将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点,后者电势能的变化较大
解析 由两等量异种点电荷的电场线分布知:
过Q和-Q连线的垂直平分线Ob的等势面为零势能面,因此将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点做的功相同,因此正试探电荷电势能的变化相同,D错误;
点b在零势能面上,b点电势为零,由场强的合成法则知,b点的场强不为零,方向平行x轴向右,A错误;
在a点放一正的试探电荷,所受的电场力方向向右,当沿x轴正方向移动时,电场力做正功电势能减少,在O点减为零,过了O点电势能为负值,所以正的试探电荷在a点电势能大于零,反之若从O点移到a点,电场力与运动方向相反,因此电场力做负功即克服电场力做功,B、C正确。
12.(2017·
全国卷Ⅲ)(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10V、17V、26V。
A.电场强度的大小为2.5V/cm
B.坐标原点处的电势为1V
C.电子在a点的电势能比在b点的低7eV
D.电子从b点运动到c点,电场力做功为9eV
答案 ABD
解析 如图所示,由匀强电场中两平行线距离相等的两点间电势差相等知,Oa间电势差与bc间电势差相等,故O点电势为1V,B正确;
则在x轴上,每0.5cm长度对应电势差为1V,10V对应的等势线与x轴交点e坐标为(4.5,0),过O点作ae的垂线交ae于d点,则dO为电场线,由几何知识得:
dO长度为3.6cm,又UdO=10V-1V=9V,代入公式E=
得,E=2.5V/cm,A正确;
电子带负电,电势越高,电势能越小,电子在a点的电势能比在b点的高7eV,C错误;
电子从b点运动到c点,电场力做功W=qUbc=(-e)×
(-9V)=9eV,D正确。
13.(2016·
浙江五校联考)一个沿x轴方向分布的电场的场强与坐标x