专题15 等势面高考物理100考点最新模拟题千题精练电磁部分Word文档格式.docx
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克服电场力做功,电势能增大。
2.(2019·
湖南株洲一模)如图所示,实线表示某电场中的四个等势面,它们的电势分别为φ1、φ2、φ3和φ4,相邻等势面间的电势差相等.一带负电的粒子(重力不计)在该电场中运动的轨迹如虚线所示,a、b、c、d是其运动轨迹与等势面的四个交点,则可以判断( )
A.φ4等势面上各点场强处处相同
B.四个等势面的电势关系是φ1<
φ2<
φ3<
φ4
C.粒子从a运动到d的过程中静电力一直做负功
D.粒子在a、b、c、d四点的速度大小关系是va<
vb<
vc=vd
【参考答案】B
【名师解析】由等势面的形状可知该电场不是匀强电场,所以φ4等势面上各点场强并不相同,选项A错误;
由运动轨迹可知电场力由左向右,电场强度的方向由右向左,沿电场强度方向电势逐渐降低,所以φ1<
φ4,选项B正确;
粒子从a运动到d的过程中静电力先做负功后做正功,粒子在a、b、c、d四点的速度大小关系是va>
vb>
vc=vd,选项C、D均错误.
3.(2019北京海淀一模)右图既可以看成是用来描述山坡地势的等高线图,也可以看成是用来描述电场中电势高低的等势线图。
关于此图,下列说法正确的是()
A.若该图为等高线图,可知a坡的地势比b坡陡峭
B.若该图为等高线图,可知在不考虑摩擦力时,小球从a坡滑下的加速度大于从b坡滑下的加速度
C.若该图为等势线图,可知a侧的电势降落比b侧慢
D.若该图为等势线图,可知a侧的电场强度比b侧大
【参考答案】C
【名师解析】若该图为等高线图,可知b坡的地势比a坡陡峭,选项A错误;
若该图为等高线图,可知在不考虑摩擦力时,小球从a坡滑下的加速度小于从b坡滑下的加速度,选项B错误;
若该图为等势线图,可知a侧的电势降落比b侧慢,选项C正确;
若该图为等势线图,可知a侧的电场强度比b侧小,选项D错误。
4.(6分)(2019湖南衡阳二模)如图所示,水平线a、b、c、d为匀强电场中的等差等势线,一个质量为m,电荷量绝对值为q的粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两个点,已知该粒子在A点的速度大小为v1,在B点的速度大小为v2,且方向与等势线平行A、B连线长为L,连线与竖直方向的夹角为θ,不计粒子受到的重力,则( )
A.该粒子一定带正电B.匀强电场的电场强度大小
C.粒子在B点的电势能一定大于在A点的电势能D.等势线b的电势比等势线c的电势高
【名师解析】粒子竖直方向受电场力,做匀加速直线运动;
水平方向不受力,故竖直分运动是匀减速直线运动;
结合运动的合成与分解的知识得到A点速度与B点速度的关系,然后对A到B过程根据动能定理列式求解电场强度。
电场为匀强电场,等势面沿水平方向,则电场线的方向沿竖直方向,粒子弯曲的方向向上,所以粒子受力的方向向上,但由于电场线方向不知,则粒子的电性无法确定,故A错误;
在沿电场线的方向的位移:
y=Lsinθ
设A、B间的电势差为UAB,由动能定理,有:
qUAB=qEy=
m
﹣
联立解得:
E=
;
故B正确;
电场为匀强电场,等势面沿水平方向,则电场线的方向沿竖直方向,粒子弯曲的方向向上,所以粒子受力的方向向上,从A到B的过程中电场力做负功,所以粒子的电势能增加,即在B点的电势能一定大于在A点的电势能,故C正确;
粒子受力的方向向上,若粒子带正电,则电场的方向向上,c的电势高于b的电势;
若粒子带负电,则电场的方向向下,c的电势低于b的电势,故D错误;
【参考答案】:
BC。
【关键点拨】本题关键是通过运动的合成与分解得到A点速度和B点速度的关系,然后结合动能定理列式求解即可,基础题目。
5.(2019全国考试大纲调研卷3)两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示,一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场,其运动轨迹为图中实线所示,若粒子只受静电力作用,则下列关于带电粒子的判断正确的是( )
A.带正电B.速度先变大后变小
C.电势能先变大后变小D.经过b点和d点时的速度大小相同
【参考答案】CD
【名师解析】根据粒子的运动轨迹及电场线分布可知,粒子带负电,选项A错误;
粒子从a到c到e的过程中电场力先做负功后做正功,速度先减后增,电势能先增大后减小;
选项B错误,C正确;
因为b、d两点在同一等势面上,所以在b、d两点的电势能相同,所以经过b点和d点时的速度大小相同,选项D正确.
6.(2018广东韶关质检)如图所示,虚线表示某电场的等势面,实线表示一带电粒子仅在电场力作用下运动的径迹.粒子在A点的加速度为aA、动能为EKA、电势能为EPA;
在B点的加速度为aB、动能为EKB、电势能为EPB.则下列结论正确的是()
A.aA>
aB,EKA>
EKBB.aA<
aB,EPA>
EPB
C.aA<
aB,EPA<
EPBD.aA>
aB,EKA<
EKB
【名师解析】根据图中等势面分布可知,+5V等势面处场强小于-5V等势面处场强,带电粒子在A点所受的电场力小于在B点所受的电场力,根据牛顿第二定律,aA<
aB,选项AD错误;
根据带电粒子运动轨迹,受到排斥力作用,带电粒子从A到B,电场力做负功,电势能增大,EPA<
EPB,动能减小,EKA>
EKB,选项C正确B错误。
7.(2018浙江名校协作体)静电场聚焦在电子显微镜和示波管中起着重要的作用.图示为某示波管内的聚焦电场,实线和虚线分别表示电场线和等势线,两电子分别从a、b两点运动到c点,则()
A.聚焦电场对两电子始终做负功B.电子在a点具有的电势能比b点小
C
.a点处的电势比c点处的电势低D.b处的电场强度比c处小
【命题意图】本题考查电场线、等势面、电场力做功、电势能和电势、电场强度及其相关的物理知识,意在考查运用相关知识分析解决实际问题的能力。
【解题思路】电子所受电场力与电场线方向相反,两电子分别从a、b两点运动到c点,所受电场力方向始终与运动方向夹角小于90°
,聚焦电场对两电子始终做正功,选项A错误;
a、b两点处于同一等势面上,电子在a点具有的电势能与在b点具有的电势能相等,选项B错误;
根据沿电场线方向电势降低可知,a点处的电势比c点处的电势低,选项C正确;
根据电场线的疏密表示电场强度的大小可知,b处的电场强度比c处大,选项D错误。
8.某静电场中的等势面分布如图所示,下列关于该电场描述正确的是( )
A.A点的电场强度比C点的小
B.负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大
C.电荷沿等势面AB移动的过程中,电场力始终不做功
D.正电荷由A移动到C,电场力做负功
【名师解析】 由等势面与电场线密集程度的关系可知,等势面越密集的地方电场强度越大,故A点的电场强度比C点的大,故A错误;
负电荷在电势越高的位置电势能越小,故B错误;
沿等势面移动电荷,电场力不做功,故C正确;
正电荷由A移动到C,电场力做正功,故D错误。
9.(多选)如图所示为一产生聚焦电场的装置,由电极A1、A2、A3、A4构成。
图中虚线为等势线,关于中心线z轴上下对称,相邻等势线间电势差相等。
图中P、Q、R是一个从左侧进入聚焦电场的带正电粒子的运动轨迹上的三点,则可以确定( )
A.该装置是由两个平行板电容器A1A2、A3A4构成
B.该聚焦电场方向在中心线上与z轴方向一致
C.带正电粒子从Q点到R点的过程中电势能减少
D.若将带正电粒子束从右侧射入聚焦电场,则一定被会聚
【参考答案】BC
【名师解析】 由等势线的形状可知,A1A2、A3A4不是两对平行板电容器,选项A错误;
由带正电粒子的运动轨迹可知电场方向向右,即该聚焦电场方向在中心线上与z轴方向一致,选项B正确;
由于带正电的粒子从Q点到R点的过程中,电场力对其做正功,故其电势能减少,选项C正确;
带正电粒子束从右侧射入时,由粒子受到的电场力的方向可知,粒子将向两侧发散而不能会聚,选项D错误。
10.(2016·
全国卷Ⅲ,15)关于静电场的等势面,下列说法正确的是( )
A.两个电势不同的等势面可能相交
B.电场线与等势面处处相互垂直
C.同一等势面上各点电场强度一定相等
D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功
【名师解析】 若两个不同的等势面相交,则在交点处存在两个不同电势数值,与事实不符,选项A错误;
电场线一定与等势面垂直,选项B正确;
同一等势面上的电势相同,但电场强度不一定相同,选项C错误;
将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做负功,故选项D错误。
11.(2017云南模拟)如图所示,虚线a、b、c、d、e是电场中的一组平行等差等势面,实线是一带负电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,M、N、P、Q分别为运动轨迹与等势面的交点,下列判断正确的是()
A.粒子在电场中做匀变速运动B.图中等势面a的电势最高
C.粒子经过Q点的动能大于P点的动能D.粒子在M点的电势能比Q点的大
【参考答案】AB
【名师解析】根据题述,虚线a、b、c、d、e是电场中的一组平行等差等势面,电场是匀强电场。
带电粒子在电场中运动所受电场力是恒力,由牛顿第二定律可知,粒子在电场中运动的加速度恒定,所以带电粒子做匀变速运动,选项A正确。
根据图中粒子运动轨迹的弯曲方向可知,粒子在电场中受力方向为向左,电场线方向向右,根据沿电场线方向电势逐渐降低可知,图中等势面a的电势最高,选项B正确。
在M、N、P、Q四点中,粒子经过Q点的电势能最大,粒子经过M点的电势能最小,根据仅在电场力作用下的带电粒子的电势能和动能之和保持不变,可知粒子经过Q点的动能小于P点的动能,粒子经过Q点的动能大于P点的动能,粒子在M点的电势能比Q点的大,选项CD错误。
12.(2016·
辽宁协作校高三期末)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的4个点,则( )
A.P、Q两点处的电荷等量同种B.a点和b点的电场强度相同
C.c点的电势低于d点的电势D.负电荷从a到c,电势能减少
【参考答案】D
【名师解析】根据电场的等势面分布图可知,该电场是等量异种电荷的电场,A项错误;
等量异种电荷的电场具有对称性(上下、左右),a点和b点的电场强度大小相等,而方向不同,B项错误;
c点离P点(正电荷)比d点离P点的距离更近,所以c点的电势较高,C错误;
负电荷从a到c,电势升高,电场力对负电荷做正功,电势能减小,D项正确。
13.(黑龙江省大庆市第一中学2016届高三第三次模拟考试理科综合试题)阴极射线示波管的聚焦电场是由电极A1、A2形成,实线为电场线,虚线为等势线,Z轴为该电场的中心轴线,P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,则()
A.电极A1的电势低于电极A2的电势
B.电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度
C.电子在P点处的动能大于在Q点处的动能
D.电子从P至R的运动过程中,电场力对它一直做正功
【参考答案】AD
【名师解析】
沿电场线电势降低,因此电极A1的电势低于电极A2,故A正确;
电子从P至R的运动过程中,是由低电势向高电势运动时,电场力做正功,动能增加,电势能减小,故C错误,D正确;
据电场线的疏密程度可知,因此Q点电场线比R点电场线密,故Q点的电场强度大于R点的电场强度.故B正确;
故选AD.
考点:
电场强度;
电场线;
电势及电势能
【名师点睛】要能正确根据电场线、等势线的分布情况,判断电势、电势能、电场强度、电场力做功等物理量变化情况;
沿电场线电势降低,电场强度的大小与电场线的疏密有关;
电场力做正功电势能减小,动能增加.
14.(2016·
山东潍坊一中月考)如图所示的电场,等势面是一簇相互平行的竖直平面,间隔均为d,各面电势已在图中标出,现有一质量为m的带电小球(可视为点电荷)以速度v0,方向与水平方向成45°
角斜向上射入电场,要使小球做直线运动,则小球所带电的电性及电荷量为( )
A.负电
B.正电
C.负电
D.正电
【参考答案】 B
【名师解析】 要使带电小球做直线运动,则其所受合力与v0应在一条直线上,而电场力与等势面垂直,必在水平方向,则需考虑小球的重力作用。
电场线由等势面高处指向等势面低处,得电场线方向水平向左,且E=
=
。
对小球受力分析:
为使合力与v0在一条直线上,则得小球带正电,且有mg=Eq,得q=
故选项B正确。
15.(多选)如图所示,真空中M、N点处固定有两等量异种点电荷,a、b、c表示两点电荷形成的电场中的3条等势线,b是M、N连线的中垂线,交M、N于O点,a、c关于b对称。
点d、e、f、g是以O为圆心的圆与a、c的交点。
已知一带正电的试探电荷从d点移动到e点时,试探电荷的电势能增加,则以下判断正确的是( )
A.M点处固定的是正电荷
B.d点的电势低于f点的电势
C.d点的场强与f点的场强相同
D.将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到f点,电势能先增大后减小
【参考答案】 BC
【名师解析】 正电荷从d点移动到e点电势能增加,则d点电势低于e点,M处为负电荷,N处为正电荷,d点的电势低于f点的电势,d、f两点的电场强度大小相等、方向相同,将带正电的试探电荷沿直线从d点移动到f点,电势能一直增大,故B、C正确,A、D错误。
16.如图所示,虚线为一静电场中的等势面1、2、3、4,相邻等势面间的电势差相等,其中等势面3的电势为0。
一带正电的点电荷仅在静电力的作用下沿图中实线从a点运动到b点,经过a、b两点时粒子的动能分别为5eV和26eV。
当这一点电荷运动到某一位置c时,其电势能变为-5eV。
A.粒子从a点运动到b点的过程中电场力做负功B.粒子在a点的电势能小于其在b点的电势能
C.粒子在c点时的动能为24eVD.a、b点的电势关系为
【参考答案】 CD
【名师解析】根据轨迹图,带电粒子所受电场力向右,粒子从a点运动到b点的过程中电场力做正功,电势能减小,带电粒子在a点的电势能大于其在b点的电势能,选项AB错误。
正的点电荷所受电场力方向向右,电场线方向向右,a、b点的电势关系为
,选项D正确。
设相邻两个等势面之间的电势差为U,则等势面2的电势为U,等势面1的电势为2U,等势面3的电势为-U。
根据带电粒子仅在静电力的作用下运动,其电势能与动能之和保持不变,则有5eV+2qU=26eV-qU,5eV+2qU=Ekc-5eV,联立解得:
Ekc=24eV,选项C正确。
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