高二物理提高电势叠加答案Word文档格式.docx
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B.φa<
C.φa>
φb,Ea=4EbD.φa<
φb,Ea=4Eb
【答案】D
【解析】将Ea,Eb延长相交,其交点为场源点电荷的位置,由点电荷的场强公式E=
,可得Ea=4Eb;
分别过a、b做等势面,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面,则φb>
φa,选项D正确.
4.
(2014·
新课标全国Ⅰ·
21)(多选)如图7所示,在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,∠M=30°
.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示.已知φM=φN,φP=φF;
点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则( )
A.点电荷Q一定在MP的连线上
B.连接PF的线段一定在同一等势面上
C.将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功
D.φP大于φM
【答案】 AD
【解析】
电场是由正点电荷产生的,所以电场线由正点电荷指向无穷远处,并且跟点电荷距离相等的点,电势相等,场强大小相等.由于φM=φN,φP=φF,所以点电荷Q到M和N的距离相等,到P和F的距离相等,即过F作MN的中垂线,然后作FP的中垂线,两中垂线的交点为点电荷Q所在的位置,由几何知识得Q在MP上,如图所示,故选项A正确;
点电荷形成的电场中等势面是球面,故选项B错误;
正试探电荷与Q同号,所以受斥力作用,故将其从P点搬运到N点时,电场力做正功,故选项C错误;
由几何关系知点电荷Q距M的距离大,距P的距离小,所以φM<
φP,故选项D正确.
5.
(2000春)如图所示,P、Q是两个电量相等的正的点电荷,它们连线的中点是O、A、B的中垂线上的两点OA<OB,用EA、EB、φA、φB分别表示A、B两点的场强和电势,则()
A.EA一定大于EB,φA一定大于φB
B.EA不一定大于EB,φA一定大于φB
C.EA一定大于EB,φA不一定大于φB
D.EA不一定大于EB,φA不一定大于φB
【答案】B
【解析】两个等量正点电荷连线中点O的电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,故从O点沿着中垂线到无穷远处电场强度先增大后减小,设场强最大的点为P点,P点可能在A、B两点之间,也可能在O、A之间,也可能在B点的外侧,当P点可能在A、B两点之间时,EA可能大于EB,也可能小于EB,还可能等于EB;
当P在O、A之间时,EA大于EB;
当P点在B点外侧时,
EA、小于EB;
在PQ连线的中垂线上,场强方向沿AB方向,沿电场线方向电势越来越低,因此φA一定大于
φB;
故A错误,B正确,C错误,D错误;
故选B.
6.(多选)一带负电粒子在电场中仅受电场力作用做匀速圆周运动,该电场可能是( )
A.匀强电场B.正点电荷的电场C.负点电荷的电场D.等量同种正点电荷的电场
【答案】BD
A、由于匀强电场,由于电场力始终不变,所以不可能做匀速圆周运动,故A错误;
B、C带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,可以沿电场线向着正电荷加速,也可以沿电场线减速,即远离正电荷,也可绕正电荷做匀速圆周运动,故C错误、B正确;
D.等量正电荷中垂面电场方向背离圆心O,等量负电场中垂面电场方向向着圆心O.故负电粒子仅受电场力作用时其在中垂面受力如图所示,电场力提供向心力,粒子在中垂面上以O为圆心做匀速圆周运动.故选项D正确.
7.(2012重庆卷)空中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正点电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的四个点。
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
【答案】D
【解析】A:
根据电场的图象可以知道,该电场是等量异种电荷的电场,故A错误;
B:
等量异种电荷的电场,它具有对称性(上下、左右),a点和b点的电场强度大小相等,而方向不同.故B错误;
C:
C点离P点(正电荷)的距离更近,所以C点的电势较高.故C错误;
D:
该电场中,一般选取无穷远处电势为0,那么正电荷的区域电势为正,负电荷的区域电势为负.负电荷从a到c,从负电荷的区域到了正电荷的区域,电势升高,电场力做正功,电势能减小.故D正确.
故选:
D
8.
两异种点电荷电场中的部分等势面如图1所示,已知A点电势高于B点电势.若位于a、b处点电荷的电荷量大小分别为qa和qb,则( )
A.a处为正电荷,qa<
qb
B.a处为正电荷,qa>
qb
C.a处为负电荷,qa<
D.a处为负电荷,qa>
【答案】 B
【解析】 等差等势面密的区域电场强度大.由于φA>
φB,沿电场线方向电势降低,故a处为正电荷,且a点附近等势面密,则电场强度大,所以qa>
qb,选B.
9.(多选)如图所示,在A、B两点分别固定着所带电荷量相等的正、负点电荷,O点是两个点电荷连线的中点,C、D是关于O点对称的两点.下列说法中正确的是()
A.C、D两点的场强大小相等、方向相同
B.C、D两点的电势相等
C.负点电荷在C点的电势能大于它在D点的电势能
D.正点电荷从C点移到D点的过程中,电场力做正功
【答案】AD.
【解析】等量异种电荷的电场线关于两个电荷的连线对称,电场线分布如图所示.某点电场强度方向用电场线上通过该点的切线方向表示,故根据对称性可知C、D两点的场强大小相等、方向相同,故A正确;
沿着电场线,电势逐渐降低,等势面与电场线垂直,可知C所在等势面的电势高于D点所在等势面的电势,故C点电势较高,故B错误;
由于C点电势高于D点电势,根据公式φ=
,可知负点电荷在C点的电势能小于它在D点的电势能,正点电荷从C点移到D点的过程中,电势能减小,电场力做正功,故C错误,D正确.故选AD.
10.如图所示,A、B两点放置等量同种点电荷,电荷量均为+Q,O为A、B两点连线的中点,a、c在A、B两点的连线上且关于O点对称,b、d在A、B两点连线的中垂线上且关于O点对称,则下列说法正确的是()
A.a、c两点的电场强度相同、电势相等
B.b、O两点间的电势差等于O、d两点间的电势差
C.若将一电子沿A、B两点的连线由a点移到c点的过程中,其电势能一定先增加后减少
D.若将一正点电荷沿A、B两点连线的中垂线从b点移到d点的过程中,该点电荷受到的电场力一定先减小后增大
【答案】C
【解析】本题考查了电场的基本性质,意在考查考生的理解能力。
由题意可知,a、c两点关于O点对称,故放置在A、B两点的两正点电荷在a、c两点产生的电场强度大小相等,但方向相反,电势是标量,故由对称性可知,a、c两点的电势相等,选项A错误;
由对称性可知,b、d两点的电势相等,但均低于O点电势,故UbO=-UOd,选项B错误;
O点的电场强度大小为零,故在aO段,电场强度方向水平向右,在Oc段,电场强度方向水平向左,故电子在aO段受到的电场力水平向左,在Oc段受到的电场力水平向右,故电场力对电子先做负功再做正功,所以其电势能先增加后减少,选项C正确;
在A、B连线的中垂线上,由于b、d两点的具体位置不确定,所以在正点电荷从b点运动到O点的过程中,正点电荷受到的电场力可能一直减小,也可能先增大后减小,同理,在从O点运动到d点的过程中,正点电荷受到的电场力可能一直增大,也可能先增大后减小,故正点电荷沿A、B两点连线的中垂线从b点移到d点的过程中,其受到的电场力可能先减小后增大,也可能先增大后减小,再增大再减小,选项D错误。
11.
(2019全国Ⅲ)(多选)如图,电荷量分别为q和–q(q>
0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。
A.a点和b点的电势相等
B.a点和b点的电场强度大小相等
C.a点和b点的电场强度方向相同
D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加
【答案】BC
【解析】由几何关系,
可知b的电势大于a的电势,故A错误,把负电荷从a移到b,电势能减少,故D错误;
由对称性和电场的叠加原理,可得出a、b的合电场强度大小、方向都相同,故B、C正确。
12.
(多选)如图所示,在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心、
为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称.下列判断正确的是()
A.b、d两点处的电势相同
B.四个点中c点处的电势最低
C.b、d两点处的电场强度相同
D.将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,+q的电势能减小
【答案】ABD
【解析】由等量异种点电荷的电场线分布及等势面特点知,A、B正确,C错误.四点中a点电势最高、c点电势最低,正电荷在电势越低处电势能越小,故D正确.
13.
(多选)如图所示,空间中固定的四个点电荷分别位于正四面体的四个顶点处,A点为对应棱的中点,B点为右侧面的中心,C点为底面的中心,D点为正四面体的中心(到四个顶点的距离均相等).关于A、B、C、D四点的电势高低,下列判断正确的是( )
A.φA=φB
B.φA=φD
C.φB>
φC
D.φC>
φD
【解析】以无穷远处为零电势,点电荷周围的电势φ=k
,正点电荷周围各点电势为正,负点电荷周围各点电势为负,电势是标量,可以用代数运算进行加减.如图将四个点电荷编号,A点与3、4等距,与1、2等距,3、4两点电荷在A点的电势一正一负,相加刚好为零,1、2两电荷在A点的电势相加也为零,则φA=0.同理,D点到四个点电荷的距离都相同,则φD=0.B点与3、4等距,与1的距离小于与2的距离,1在B点的正电势与2在B点的负电势相加大于零,则可得φB>
0.同理,C点与3、4等距,与1的距离大于与2的距离,则可得φC<
0.即有φB>
φA=φD>
φC,B、C正确.
14.(多选)如图7所示,以等量同种点电荷的连线中点为原点,两点电荷连线的中垂线为x轴,E表示电场强度,φ表示电势,根据你已经学过的知识判断,在下列E-x图象和φ-x图象中,可能正确的是( )
图7
【解析】 在两电荷连线的中点,由于两个电荷在此处产生的场强大小相等、方向相反,所以该处场强为0,在无穷远处场强也为0,所以两点电荷连线的中点到无穷远,场强先增大后减小,且场强关于电荷连线对称,选项A正确,B错误;
两点电荷连线的中垂线上场强方向从中点指向无穷远,且电势逐渐降低,选项C错误,D正确.
15.
两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线中垂线上有A、B、C三点,如图6-2-15甲所示,一个电量为2C,质量为1kg的小物块从C点静止释放,其运动的vt图像如图乙所示,其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)。
则下列说法正确的是( )
A.B点为中垂线上电场强度最大的点,场强E=2V/m
B.由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大
C.由C点到A点的过程中,电势逐渐升高
D.AB两点的电势差UAB=-5V
【答案】D
【解析】根据vt图像上斜率表示加速度,由vt图像上B点斜率最大可知,小物块运动到B点所受电场力最大,B点为中垂线上电场强度最大的点,小物块运动到B点的加速度a=2m/s2,由qE=ma可得场强E=1V/m,选项A错误。
小物块由C到A的过程中,速度逐渐增大,动能逐渐增大,物块的电势能逐渐减小,电势逐渐降低,选项B、C错误。
小物块从B到A,速度由4m/s增加到6m/s,动能增加ΔEk=10J,由动能定理,qUBA=ΔEk可得UAB=-UBA=-5V,选项D正确。
16.
(多选)(2013·
山东高考)如图6-2-3所示,在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心、
为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称。
下列判断正确的是( )
【答案】ABD
【解析】由等量异种点电荷的电场线分布及等势面特点知,A、B正确,C错误。
四点中a点电势最高、c点电势最低,正电荷在电势越低处电势能越小,故D正确。
17.
(2011青岛一模)如图所示,正点电荷2Q、Q分别置于M、N两点,O点为MN连线的中点.点a、b在MN连线上,点c、d在MN中垂线上,它们都关于O点对称.下列说法正确的是()
A.O点的电势高于c点的电势
B.a、b两点的电场强度相同
C.电子在a点的电势能大于在b点的电势能
D.将电子沿直线从c点移到d点,电场力对电子先做负功后做正功
【答案】A
18.
在电荷量分别为+2q和-q的两个点电荷形成的电场中,电场线分布如图所示。
在两点电荷连线的中垂线上有a、b两点,以下说法正确的是()
A.a点的电势等于b点的电势
B.a点的电场强度等于b点的电场强度
C.将带负电的试探电荷从a点移到b点电场力做正功
D.一个带正电的试探电荷在a点时具有的电势能比在b点时大
19.(2013•临汾三模)如图甲所示,Q1、Q2为两个被固定的点电荷,其中Q1带负电,a、b两点在它们连线的延长线上.现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用),粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb,其速度图象如图乙所示.以下说法中正确的是()
A.Q2一定带负电B.Q2的电量一定大于Q1的电量
C.b点的电场强度一定为零D.整个运动过程中,粒子的电势能先减小后增大
【答案】C
20.
(2017·
河南六市一联)在真空中A、B两点分别放有异种点电荷-Q和+2Q,以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径acbd,如图所示,则下列说法正确的是()
A.场强大小关系有Ea=Eb、Ec=Ed
B.电势高低关系有φa>
φb、φc>
φd
C.将一负点电荷沿圆弧由a运动到b的过程中电场力做正功
D.将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能始终不变
【答案】 C
【解析】 对比等量异种点电荷的电场分布可知,题图中场强大小关系有Eb>
Ea,Ec=Ed,A项错误.因沿着电场线方向电势逐渐降低可知,φa<
φb,再由对称性可知φc=φd,B项错误.因沿直线由c到d过程中电势先升高再降低,所以将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能先增大再减小,D项错误.
21.
山东滨州)位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如图所示,ab、cd分别是正方形两条边的中垂线,O点为中垂线的交点,P、Q分别为cd、ab上的点.则下列说法正确的是()
A.P、Q两点的电势关系为φP<
φQ
B.P、Q两点电场强度的大小关系为EP<
EQ
C.若在O点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力为零
D.若将某一负电荷由P点沿着图中曲线PQ移到Q点,电场力做负功
【答案】C
【解析】由电场线分布可知,ab、cd为等势面,且电势相等,均为φ=0,EP>
EQ,A、B选项均错误;
P、Q等电势,所以把负电荷从P沿图中曲线移到Q电场力做功为零,D项错;
由对称性可知,EO=0,因此C项正确.]
22.
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( )
A.A、B、C、D四个点的电场强度相同
B.O点电场强度等于零
C.将一带正电的试探电荷匀速从B点沿直线移动到D点,电场力做功为零
D.将一带正电的试探电荷匀速从A点沿直线移动到C点,试探电荷具有的电势能增大
【解析】由点电荷电场强度公式和场强叠加原理可知,A、B、C、D四个点的电场强度不相同,O点电场强度不等于零,选项A、B错误;
由于B、D两点等电势,将一带正电的试探电荷匀速从B点沿直线移动到D点,电场力做功为零,选项C正确;
由于A点电势高于C点,将一带正电的试探电荷匀速从A点沿直线移动到C点,试探电荷具有的电势能减小,选项D错误.
23.(2015·
合肥高三质检)如图4所示,正三角形ABC的三个顶点固定了电量分别为-q、+q和+q(q>0)的三个点电荷,K、P分别为AB和BC边的中点,下列说法正确的是( )
A.O点的电场强度小于P点的电场强度
B.P点的电场强度大于K点的电场强度
C.O点的电势低于K点的电势
D.O点的电势低于P点的电势
【解析】根据场强的叠加原理,P点的场强等于-q在P点形成电场的场强,而O点的场强等于两个+q在O点场强以及-q在O点场强的叠加,由平行四边形法则可判断O点的电场强度大于P点的电场强度,答案项A错误;
K点的场强等于B点的+q和A点的-q在K点的场强叠加,然后再与C点的+q在K点的场强的合成,由平行四边形法则可判断P点的电场强度小于K点的电场强度,答案项B错误;
由电势叠加原理可知,O点的电势等于C点的+q在O点形成电场的电势,而K点的电势等于C点的+q在K点形成电场的电势,由距离关系可知O点的电势高于K点的电势,答案项C错误;
P点的电势等于两个+q和一个-q在P点电势的叠加,由距离关系可知O点的电势低于P点的电势,答案项D正确;
故答案D。
24.
a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点,
abc=120o。
现将三个等量的正点电荷+Q分别固定在a、b、c三个顶点上,下列说法正确的有()
A.d点电场强度的方向由d指向O
B.O点电场强度的方向由d指向O
C.d点的电场强度大于O点的电场强度
D.d点的电场强度小于O点的电场强度
考点:
电场的叠加。
【名师点晴】判断电场的方向时,由于ac两个电荷分别在d点的两侧,呈对称状态,故它们在d点场强的水平方向的分量相等,竖直方向的分量叠加;
在计算电场强度的大小时,我们设的是菱形的边长,因为菱形的连长都是相等的。
25.
(多选)如图7所示匀强电场E的区域内,在O点处放置一点电荷+Q,a、b、c、d、e、f为以O点为球心的球面上的点,aecf平面与电场平行,bedf平面与电场垂直,则下列说法中正确的是( )
A.b、d两点的电场强度相同
B.a点的电势高于f点的电势
C.点电荷+q在球面上任意两点之间移动时,电场力一定做功
D.点电荷+q在球面上任意两点之间移动时,从球面上a点移动到c点的电势能变化量一定最大
【答案】BD
【解析】电场中各点的电场强度均为匀强电场E与+Q形成的电场强度的矢量和由对称性可知,b、d两点的电场强度大小相同,方向不同。
A错误;
在球面上各点,相对于形成的电场个点电势相同,但考虑匀强电场E的存在,a点电视高于f点电势,B正确;
点电荷+q在bedf面上移动时,电场不做功,C错误;
因球面上a、c两点电势差最大,故将+q从a点移到c点电场力做功最多电荷电势能变化量最大,故D正确。
26.
(多选)(2014•潍坊模拟)如图所示,有四个等量异种的点电荷,分别放在正方形的四个顶点处.a、b、c、d分别为正方形四个边的中点,O为正方形的中点.下列说法正确的是()
A.a、c两点的电场强度一定相同
B.b、d两点的电势一定相同
C.将一带正电的试探电荷从b点沿直线移动到d点,电场力先做正功后做负功
D.将一带正电的试探电荷从a点沿直线移动到c点,试探电荷的电势能一直减小
【答案】ABD
27.(多选)(2014•天门模拟)如图所示,a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点,∠abc=120°
.现将三个等量的正点电荷+Q分别固定在a、b、c三个顶点上,将一个电荷量为+Q的点电荷依次放在菱形中心O点和另一个顶点d点处,两点相比()
A.+Q在d点所受的电场力较小
B.+Q在d点所具有的电势能较大
C.d点的电势低于O点的电势
D.d点的电场强度大于O点的电场强度
【答案】AC
28.
(多选)(2008山东理综)如图所示,在y轴上关于0点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q且CO=OD,∠ADO=60°
。
下列判断正确的是()
A.O点电场强度为零
B.D点电场强度为零
C.若将点电荷+q从O移向C,电势能增大
D.若将点电荷-q从O移向C,电势能增大
【答案】BD
29.已知静电场中某点的电势为标量:
若取无穷远处电势为零,在一带电荷量为+q的点电荷的电场中,与点电荷相距r处的电势为φ=k
;
如果某点处在多个点电荷所形成的电场中,则电势为每一个点电荷在该点所产生的电势的代数和。
如图所示,AB是均匀带电的细棒,所带电荷量为+Q。
C为AB棒附近的一点,CB垂直于AB。
若取无穷远处电势为零,AB棒上的电荷所形成的电场中,C点的电势为φ0。
则AC连线中点D处的电势为()
A.2φ0B.
φ0C.φ0D.
φ0
【答案】A
【解析】试题分析:
设φ0等效成AB棒上的电荷集中于AB中点P处,图中E是AP的中点,由几何知识知:
带电量为+Q的点电荷所形成的电场在C点的电势为φ0,将AB棒均分成两段,并看成两个点电荷,每个点电荷的电荷量为Q/2,由
可知,每个电荷量为Q/2的点电荷在D点产生电势为φ0,则两个点电荷在AC连线中点D处的电势为2φ0,故A正确,BCD错误;
故选A.
30.
(2016·
淄博摸底)如图所示,一圆环上均匀分布着负电荷,x轴垂直于环面且过圆心O。
下列关于x轴上的电场强度和电势的说法正确的是()
A.从O点沿x轴正方向,电场强度先增大后减小,电势一直降低
B.从O点沿x轴正方向,电场强度先增大后减小,电势先降低后升高
C.O点的电场强度为零,电势最低
D.O点的电场强度不为零,电势最高
【解析】根据对称性得出在O点放一试探电荷,所受圆环上均匀分布的负电荷的库仑力为零,根据电场强度定义可知O点的电场强度为零,又沿x轴无限远处电场强度为零,则从O点沿x轴正方向,电场强度先增大后减小。
若设沿x轴无限远处,电势为零,则逆着x轴方向向O点移动一个正的试探电荷,电场力做正功,电势能减小。
根据电势的定义可知在O点试探电荷的电势能最小,电势最低,所以从O点沿x轴正方向,电势一直升高,选项A、B、D错误,C正确。
31.(多选)(2015·
襄阳四中模拟)已知一个均匀带电的球壳在壳内任意一点产