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第2講電場(chǎng)能的性質(zhì)CONTENTS考點(diǎn)一01考點(diǎn)二0203考點(diǎn)三04跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升01考點(diǎn)一電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的判斷1.靜電力做功的特點(diǎn)靜電力做功與
無(wú)關(guān),只與電荷量和電荷移動(dòng)過(guò)程始、末位
置間的電勢(shì)差有關(guān)。2.電勢(shì)能(1)定義:電荷在電場(chǎng)中具有的
,稱為電勢(shì)能。(2)說(shuō)明:電勢(shì)能具有
,通常把
?或大地
表面的電勢(shì)能規(guī)定為零。路徑勢(shì)能相對(duì)性無(wú)限遠(yuǎn)處3.電勢(shì)(1)定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的
與它的
?
之比。
(3)標(biāo)矢性:電勢(shì)是
,有正、負(fù)之分,其正(負(fù))表示
該點(diǎn)電勢(shì)比
高(低)。(4)相對(duì)性:電勢(shì)具有相對(duì)性,同一點(diǎn)的電勢(shì)因選取
?
?的不同而不同。電勢(shì)能電荷量標(biāo)量零電勢(shì)零電勢(shì)
點(diǎn)4.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系(1)靜電力做的功等于電荷電勢(shì)能的
,即WAB=EpA
-EpB。靜電力對(duì)電荷做多少正功,電荷電勢(shì)能就
?
多少;電荷克服靜電力做多少功,電荷電勢(shì)能就
?
多少。(2)電勢(shì)能的大小:由WAB=
可知,若令EpB=0,則
EpA=WAB,即一個(gè)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能,數(shù)值上
等于將其從該點(diǎn)移到零電勢(shì)能位置過(guò)程中靜電力所做的功。減少量減少增加EpA-EpB
1.求靜電力做功的四種方法2.電勢(shì)高低的判斷判斷依據(jù)判斷方法電場(chǎng)線方向沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低場(chǎng)源電荷的正負(fù)取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,正電荷周圍電勢(shì)為正值,負(fù)電荷
周圍電勢(shì)為負(fù)值,靠近正電荷處電勢(shì)高,靠近負(fù)電荷處
電勢(shì)低電場(chǎng)力做功3.電勢(shì)能大小的判斷判斷方法方法解讀公式法將電荷量、電勢(shì)連同正、負(fù)號(hào)一起代入公式Ep=qφ,正Ep
的絕對(duì)值越大,電勢(shì)能越大,負(fù)Ep的絕對(duì)值越大,電勢(shì)能
越小電勢(shì)法正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方
電勢(shì)能大判斷方法方法解讀做功法電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加能量守恒法在電場(chǎng)中,若只有電場(chǎng)力做功時(shí),電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相
互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能增加,電勢(shì)能減小,反之,動(dòng)能減小,電勢(shì)
能增加1.【靜電力做功】(2023·湖北高考3題)在正點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中
有M、N兩點(diǎn),其電勢(shì)分別為φM、φN,電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為EM、
EN。下列說(shuō)法正確的是(
)A.若φM>φN,則M點(diǎn)到電荷Q的距離比N點(diǎn)的遠(yuǎn)B.若EM<EN,則M點(diǎn)到電荷Q的距離比N點(diǎn)的近C.若把帶負(fù)電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,則φM<φND.若把帶正電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,則EM>EN解析:
正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)如圖所示,沿電場(chǎng)線方
向電勢(shì)降低,若φM>φN,則M點(diǎn)到電荷Q的距離比N點(diǎn)
到電荷Q的距離近,A錯(cuò)誤;由正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的
特點(diǎn)可知,離正點(diǎn)電荷越遠(yuǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度越小,若EM<EN,則M點(diǎn)到電荷Q的距離比N點(diǎn)到電荷Q的距離遠(yuǎn),B錯(cuò)誤;若把帶負(fù)電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,則帶負(fù)電的試探電荷向正點(diǎn)電荷靠近,故φM<φN,C正確;若把帶正電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,則帶正電的試探電荷在靠近正點(diǎn)電荷,故EM<EN,D錯(cuò)誤。2.【電勢(shì)高低判斷】(多選)(2023·廣東高考9題)電子墨水是一種
無(wú)光源顯示技術(shù),它利用電場(chǎng)調(diào)控帶電顏料微粒的分布,使之在自
然光的照射下呈現(xiàn)出不同顏色。透明面板下有一層膠囊,其中每個(gè)
膠囊都是一個(gè)像素。如圖所示,膠囊中有帶正電的白色微粒和帶負(fù)
電的黑色微粒。當(dāng)膠囊下方的電極極性由負(fù)變正時(shí),微粒在膠囊內(nèi)
遷移(每個(gè)微粒電量保持不變),像素由黑色變成白色,下列說(shuō)法
正確的有(
)A.像素呈黑色時(shí),黑色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)高于白色微粒所在區(qū)域的
電勢(shì)B.像素呈白色時(shí),黑色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)低于白色微粒所在區(qū)域的
電勢(shì)C.像素由黑變白的過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)白色微粒做正功D.像素由白變黑的過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)黑色微粒做負(fù)功解析:
像素呈黑色時(shí),膠囊下方的電極帶負(fù)電,像素膠囊里
電場(chǎng)線方向向下,所以黑色微粒所在的區(qū)域的電勢(shì)高于白色微粒所
在區(qū)域的電勢(shì),故A正確;像素呈白色時(shí),膠囊下方的電極帶正
電,像素膠囊里電場(chǎng)線方向向上,黑色微粒在下方區(qū)域,所以黑色
微粒所在的區(qū)域的電勢(shì)高于白色微粒所在區(qū)域的電勢(shì),故B錯(cuò)誤;
像素由黑變白的過(guò)程中,白色微粒受到的電場(chǎng)力向上,位移向上,
電場(chǎng)力對(duì)白色微粒做正功,故C正確;像素由白變黑的過(guò)程中,黑
色微粒受到的電場(chǎng)力向上,位移向上,電場(chǎng)力對(duì)黑色微粒做正功,
故D錯(cuò)誤。3.【電勢(shì)能大小判斷】(多選)(2023·海南高考12題)如圖所示,
正三角形三個(gè)頂點(diǎn)固定三個(gè)等量電荷,其中A、B帶正電,C帶負(fù)
電,O、M、N為AB邊的四等分點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是(
)A.M、N兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.M、N兩點(diǎn)電勢(shì)相同C.負(fù)電荷在M點(diǎn)電勢(shì)能比在O點(diǎn)時(shí)要小D.負(fù)電荷在N點(diǎn)電勢(shì)能比在O點(diǎn)時(shí)要大解析:
根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理以及對(duì)稱性可知,M、N兩點(diǎn)處
電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同,但是方向不同,A錯(cuò)誤;由對(duì)稱性可知
在A、B兩點(diǎn)的正電荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)相等,在C點(diǎn)的負(fù)電
荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)也相等,則M、N兩點(diǎn)電勢(shì)相等,B正
確;負(fù)電荷從M移到O,因A、B兩點(diǎn)的電荷對(duì)負(fù)電荷的庫(kù)侖力的合
力從O指向M,則該力對(duì)負(fù)電荷做負(fù)功,C點(diǎn)的負(fù)電荷也對(duì)該負(fù)電荷
做負(fù)功,可知三個(gè)電荷對(duì)該負(fù)電荷的合力對(duì)其做負(fù)功,則該負(fù)電荷
的電勢(shì)能增加,即負(fù)電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能比在O點(diǎn)小,同理可知負(fù)
電荷在N點(diǎn)的電勢(shì)能比在O點(diǎn)小,C正確,D錯(cuò)誤。02考點(diǎn)二電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系1.電勢(shì)差(1)定義:在電場(chǎng)中,兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值叫作電勢(shì)差。
2.電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系UAB=
,UAB=-UBA。φA-φB
3.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(1)UAB=Ed,d為A、B兩點(diǎn)沿
?方向的距離。(2)沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低得最快。電場(chǎng)?判斷小題1.電勢(shì)差由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定,與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。
(
√
)2.電勢(shì)差UAB與WAB成正比,與q成反比。
(
×
)3.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差與試探電荷無(wú)關(guān),所以UAB=UBA。
(
×
)√××
1.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由公式U=Ed得出的“一式二結(jié)論”
(2)“等分法”的應(yīng)用思路
【例1】
(多選)如圖所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中建立直角坐標(biāo)系xOy,坐
標(biāo)平面與電場(chǎng)方向平行。坐標(biāo)系中有一個(gè)經(jīng)過(guò)O、A、B三點(diǎn)的圓,Q
點(diǎn)(25cm,0)為圓心,A點(diǎn)坐標(biāo)為(32cm,24cm),A點(diǎn)電勢(shì)為64
V,B點(diǎn)電勢(shì)為34V,Q點(diǎn)電勢(shì)為49V,則(
)A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)橛葾→O方向B.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)橛葾→B方向C.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為120V/mD.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為100V/m解析:如圖所示,連接AB、AO,則
△OAB為直角三角形。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿任意一條直線電勢(shì)均勻變化,則有φB-φQ=φQ-φO,所以O(shè)點(diǎn)電勢(shì)為64V,即O、A兩點(diǎn)連線為等勢(shì)線,所以電場(chǎng)方向?yàn)橛葾→B方向,故A錯(cuò)誤,B正確;
【例2】在圓錐體空間的頂點(diǎn)O固定一正點(diǎn)電荷,底面圓周上有三點(diǎn)
a、b、c,O'是底面圓心,OO'與底面垂直,d點(diǎn)為Oc的中點(diǎn)。在該點(diǎn)
電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)中,下列判斷正確的是(
)A.a、b、c三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.O點(diǎn)與d點(diǎn)的電勢(shì)差和d點(diǎn)與c點(diǎn)電勢(shì)差的關(guān)系為UOd=UdcC.帶正電的試探電荷沿直線從a移動(dòng)至O'過(guò)程中受到的靜電力逐漸增
大,電勢(shì)能也逐漸增大D.帶負(fù)電的試探電荷沿直線從a移動(dòng)至b過(guò)程中電勢(shì)能不變
帶負(fù)電的試探電荷沿直線從a移動(dòng)至b過(guò)程中,其到O點(diǎn)的距離先減小
后增大,根據(jù)庫(kù)侖定律可知,試探電荷受到的靜電力先增大后減小,
負(fù)電荷受到引力作用,靜電力對(duì)負(fù)電荷先做正功,后做負(fù)功,則電勢(shì)
能先減小后增大,故D錯(cuò)誤。03考點(diǎn)三電場(chǎng)線、等勢(shì)面及運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題1.等勢(shì)面及其特點(diǎn)(1)定義:電場(chǎng)中電勢(shì)
?的各點(diǎn)組成的面。(2)特點(diǎn):①等勢(shì)面一定與
?垂直。相等電場(chǎng)線②在同一
?上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功。③電場(chǎng)線方向總是從
的等勢(shì)面指向
?的等勢(shì)面。④在同一電場(chǎng)中,等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度
,反
之
?。等勢(shì)面電勢(shì)高電勢(shì)低越大越小2.幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面電場(chǎng)等勢(shì)面重要描述勻強(qiáng)電場(chǎng)
垂直于電場(chǎng)線的一簇平面點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面電場(chǎng)等勢(shì)面重要描述等量異種點(diǎn)電荷的電
場(chǎng)
兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上電
勢(shì)處處為零等量同種(正)點(diǎn)電
荷的電場(chǎng)
兩點(diǎn)電荷連線上,中點(diǎn)的電
勢(shì)最低;中垂線上,中點(diǎn)的
電勢(shì)最高?判斷小題1.在同一電場(chǎng)中,等差等勢(shì)線越密的地方,電場(chǎng)線越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越
大。
(
√
)2.電場(chǎng)線與等勢(shì)面互相垂直,電場(chǎng)線從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的
等勢(shì)面。
(
√
)3.無(wú)論正粒子還是負(fù)粒子,在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受靜電力的方向都沿電場(chǎng)
線在該點(diǎn)的切線方向,并且指向粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向。
(
√
)√√√
帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題的分析方法(1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合力方向彎曲),從
而分析電場(chǎng)方向或電荷的正負(fù)。(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向,確定靜電力做功正負(fù),
從而確定電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的變化等。(3)根據(jù)動(dòng)能定理或能量守恒定律判斷動(dòng)能的變化情況。1.【對(duì)等勢(shì)面的理解】(多選)(2022·重慶高考8題)如圖為兩點(diǎn)電
荷Q、Q'的電場(chǎng)等勢(shì)面分布示意圖,Q、Q'位于x軸上,相鄰等勢(shì)面
的電勢(shì)差為3V。若x軸上的M點(diǎn)和N點(diǎn)位于0V等勢(shì)面上,P為某等
勢(shì)面上一點(diǎn),則(
)A.N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小比M點(diǎn)的大B.Q為正電荷C.M點(diǎn)的電場(chǎng)方向沿x軸負(fù)方向D.P點(diǎn)與M點(diǎn)的電勢(shì)差為12V解析:
等差等勢(shì)面的疏密程度體現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,由題
圖可知N點(diǎn)處的等差等勢(shì)面比M點(diǎn)處更密,則N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大
小比M點(diǎn)的大,故A正確;沿著電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低,由題圖可
知電場(chǎng)線由N指向Q,則Q為負(fù)電荷,故B錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線電勢(shì)
逐漸降低,結(jié)合各等勢(shì)面的電勢(shì)高低關(guān)系可知M點(diǎn)的電場(chǎng)方向沿
x軸正方向,故C錯(cuò)誤;M點(diǎn)與N點(diǎn)電勢(shì)均為0,P點(diǎn)與N點(diǎn)的等勢(shì)
面有四個(gè)間隔,而相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差為3V,則P點(diǎn)與M點(diǎn)的
電勢(shì)差為12V,故D正確。2.【立體空間中的等勢(shì)面】如圖所示,兩個(gè)等量負(fù)點(diǎn)電荷固定于P、
Q兩點(diǎn),正方形abcd為垂直P、Q連線的平面,e、f分別是ad、bc的
中點(diǎn)。O點(diǎn)正好是PQ和ef連線的中點(diǎn),下列說(shuō)法中正確的是(
)A.a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.e、f兩點(diǎn)電勢(shì)相等C.abcd是一個(gè)等勢(shì)面D.將一正電荷由e點(diǎn)移動(dòng)到f點(diǎn),電勢(shì)能先增加后減小解析:
a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向不同,故A錯(cuò)誤;e、f
兩點(diǎn)為PQ連線的中垂線上的對(duì)稱點(diǎn),根據(jù)等量同種電荷電場(chǎng)線的
分布,可確定e、f兩點(diǎn)電勢(shì)相等,故B正確;在abcd組成的平面
上,電場(chǎng)方向由平面上各點(diǎn)指向O點(diǎn),根據(jù)順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降
低,可知abcd組成的平面上電勢(shì)不是處處相等,因此abcd組成的平
面不是等勢(shì)面,故C錯(cuò)誤;將一正電荷由e點(diǎn)移動(dòng)到f點(diǎn),電場(chǎng)力先
做正功后做負(fù)功,則電勢(shì)能先減小后增大,故D錯(cuò)誤。3.【等勢(shì)面與軌跡問(wèn)題】(多選)靜電透鏡是由帶電導(dǎo)體所產(chǎn)生的靜
電場(chǎng)來(lái)使電子束聚焦和成像的裝置,它廣泛應(yīng)用于電子器件(如陰
極射線示波管)和電子顯微鏡中。如圖所示為某靜電透鏡示意圖,
圖中虛線為等差等勢(shì)面。實(shí)線為電場(chǎng)線,一電子束從左側(cè)射入該區(qū)
域后,沿POR軌跡運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(
)A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B.各點(diǎn)電勢(shì)高低為φP<φO<φRC.該電子束從P點(diǎn)到R點(diǎn)過(guò)程中動(dòng)能一直增大D.該電子束從P點(diǎn)到R點(diǎn)過(guò)程中電勢(shì)能一直
增大解析:
由題圖知,O點(diǎn)附近的等差等勢(shì)面比P點(diǎn)附近的等差等
勢(shì)面密集,則O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故A錯(cuò)誤;根據(jù)
電場(chǎng)線性質(zhì),沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,則有φP<φO<φR,故B正
確;電子束從P點(diǎn)到R點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力一直做正功,因此該電子束
從P點(diǎn)到R點(diǎn)過(guò)程中電勢(shì)能一直減小,動(dòng)能一直增大,故C正確,D
錯(cuò)誤。04跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.(2023·北京高考8題)如圖所示,兩個(gè)帶等量正電荷的點(diǎn)電荷位于
M、N兩點(diǎn)上,E、F是MN連線中垂線上的兩點(diǎn),O為EF、MN的交
點(diǎn),EO=OF。一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在E點(diǎn)由靜止釋放后(
)A.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.在O點(diǎn)所受靜電力最大C.由E到O的時(shí)間等于由O到F的時(shí)間D.由E到F的過(guò)程中電勢(shì)能先增大后減小123456789101112解析:
帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在E點(diǎn)由靜止釋放,將以O(shè)點(diǎn)為平衡位置
做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),在O點(diǎn)所受靜電力為零,故A、B錯(cuò)誤;根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)
稱性可知,點(diǎn)電荷由E到O的時(shí)間等于由O到F的時(shí)間,故C正確;
點(diǎn)電荷由E到F的過(guò)程中靜電力先做正功后做負(fù)功,則電勢(shì)能先減小
后增大,故D錯(cuò)誤。1234567891011122.(2023·天津高考8題)如圖,一個(gè)固定正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,同一
個(gè)正電荷q兩次以大小相同、方向不同的初速度從P點(diǎn)出發(fā),分別抵
達(dá)M點(diǎn)、N點(diǎn),且q在M、N點(diǎn)時(shí)速度大小也一樣,則下列說(shuō)法正確
的有(
)A.P點(diǎn)電勢(shì)大于MB.M點(diǎn)電勢(shì)大于NC.q從P到M一直做減速運(yùn)動(dòng)D.M、N兩點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同123456789101112解析:
由題知,同一個(gè)正電荷q兩次以大小相同、方向不同的初
速度從P點(diǎn)出發(fā),分別抵達(dá)M點(diǎn)、N點(diǎn),且q在M、N點(diǎn)時(shí)速度大小也
一樣,則說(shuō)明M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)相同,但由于正電荷q有初速度,則
無(wú)法判斷P點(diǎn)電勢(shì)和M點(diǎn)電勢(shì)的大小關(guān)系,且也無(wú)法判斷q從P到M
的運(yùn)動(dòng)情況,故A、B、C錯(cuò)誤;根據(jù)以上分析可知,M、N兩點(diǎn)在
同一等勢(shì)面上,且該電場(chǎng)是固定正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),則說(shuō)明M、N
到固定正電荷的距離相等,則M、N兩點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同,故D
正確。1234567891011123.(2024·海南海口模擬)電鰻是放電能力極強(qiáng)的淡水魚類,具有“水中高壓線”的稱號(hào)。電鰻體內(nèi)從頭到尾都有一些類似小型電池的細(xì)胞,這些細(xì)胞就像許多疊在一起的疊層電池,這些電池(每個(gè)電池電壓約0.15伏)串聯(lián)起來(lái)后,在電鰻的頭和尾之間就產(chǎn)生了很高的電壓,此時(shí)在電鰻的頭和尾的周圍空間產(chǎn)生了類似于等量異種點(diǎn)電荷(O為連線的中點(diǎn))的強(qiáng)電場(chǎng)。如圖所示,虛線為該強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)線分布,實(shí)線ABCD為以O(shè)點(diǎn)為中心的正方形,點(diǎn)A和D、點(diǎn)B和C分別在同一等勢(shì)線上。則下列說(shuō)法正確的是(
)123456789101112A.電鰻的頭部帶正電B.A點(diǎn)與B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C.B點(diǎn)與D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同D.負(fù)電荷沿正方形對(duì)角線從C點(diǎn)向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電勢(shì)能減小解析:
根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線由正極發(fā)出,終止于負(fù)
極,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直,可知電鰻尾部
帶正電,故A錯(cuò)誤;A點(diǎn)與B點(diǎn)關(guān)于中垂線左右對(duì)稱,電場(chǎng)強(qiáng)度大小
相等,方向不同,故B錯(cuò)誤;B點(diǎn)與D點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,B點(diǎn)與D點(diǎn)的
電場(chǎng)強(qiáng)度相同,故C正確;負(fù)電荷從C點(diǎn)沿對(duì)角線運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)過(guò)程
中,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,故D錯(cuò)誤。1234567891011124.(多選)如圖甲所示為某品牌負(fù)離子空氣凈化器,其產(chǎn)生負(fù)離子的
原理如圖乙所示,針狀電極M和弧形電極N之間加上直流高壓,使
其間的空氣發(fā)生電離,產(chǎn)生的負(fù)離子通過(guò)鼓風(fēng)裝置排出。在MN連
線上,下列說(shuō)法正確的是(
)A.離M越近,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,電勢(shì)越低B.離M越近,同一正離子的加速度越小C.離M越近,同一負(fù)離子的電勢(shì)能越大D.各點(diǎn)的電勢(shì)都大于零123456789101112
1234567891011125.雷電擊中地面或高壓輸電線掉落到地面時(shí),都會(huì)在以落地點(diǎn)為中心的一定區(qū)域內(nèi)的地面上形成一個(gè)強(qiáng)電流場(chǎng),如果有人站在這個(gè)區(qū)域內(nèi),雙腳間會(huì)存在一定的電勢(shì)差,叫做“跨步電壓”。如圖所示,一條電勢(shì)遠(yuǎn)高于地面的高壓直流輸電線掉落在地面上的O點(diǎn),若O點(diǎn)附近地質(zhì)結(jié)構(gòu)分布均勻,則在地面以O(shè)為圓心的同心圓為一系列的等勢(shì)線。圖中O、A、B、C在同一直線上,BD是過(guò)B點(diǎn)圓的切線,AB=BC=BD,電線落地時(shí)恰好有人單腳著地站在B點(diǎn),則以下說(shuō)法正確的是(
)123456789101112A.圖中A、B、C三點(diǎn)中,C點(diǎn)電勢(shì)最高B.地面上電子由O向C定向移動(dòng)C.為了安全,人應(yīng)該沿BD方向邁大步快速脫離D.A、B、C、D四點(diǎn)間電勢(shì)差大小關(guān)系為UAB>UBC>UBD123456789101112解析:
電線掉落的O點(diǎn)電勢(shì)最高,沿著電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低,
故有φO>φA>φB>φD>φC,則C點(diǎn)電勢(shì)最低,故A錯(cuò)誤;電子受電
場(chǎng)力從低電勢(shì)向高電勢(shì)移動(dòng)形成電流,則地面上電子由C向O定向
移動(dòng),故B錯(cuò)誤;為了安全,人應(yīng)該單腳跳,就不會(huì)在人體形成電
勢(shì)差,而不能邁步走動(dòng),故C錯(cuò)誤;等勢(shì)線的密度能夠表示電場(chǎng)強(qiáng)
度的大小,則AB段的電場(chǎng)強(qiáng)度大于BC段的電場(chǎng)強(qiáng)度,而AB=BC,
由U=Ed,有UAB>UBC,而φD>φC,則有UBC>UBD,故D正確。1234567891011126.(多選)如圖所示,M、N兩點(diǎn)分別固定等量的異種點(diǎn)電荷,正方
形ABCD為垂直MN連線的平面,正方形中心O是MN連線的中點(diǎn),
E、F分別是BC、AD的中點(diǎn),OM=OF,下列說(shuō)法正確的是(
)A.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向不同B.A、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等C.把一個(gè)正電荷從A點(diǎn)沿直線移到C點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功D.若僅將N點(diǎn)的電荷換成正電荷,F(xiàn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不變123456789101112解析:
M、N兩點(diǎn)分別固定等量的異種點(diǎn)電荷,A、B為關(guān)于
M、N兩點(diǎn)連線的中垂線對(duì)稱的兩點(diǎn),可知A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大
小相等,方向相同,A錯(cuò)誤;A、D為關(guān)于M、N兩點(diǎn)連線的中垂線
對(duì)稱的兩點(diǎn),可知A、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,B正確;等量異種點(diǎn)電荷
中垂線是等勢(shì)線,A、C是中垂線上的兩點(diǎn),因此把一個(gè)正電荷從A
點(diǎn)沿直線移到C點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力不做功,C錯(cuò)誤;若僅將N點(diǎn)的電
荷換成正電荷,則N點(diǎn)的正電荷在F點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與是負(fù)電
荷時(shí)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,由電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理
可知,F(xiàn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不變,D正確。1234567891011127.(多選)如圖所示,實(shí)線表示某電場(chǎng)中的四個(gè)等勢(shì)面,它們的電勢(shì)
分別為φ1、φ2、φ3和φ4,相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等,一帶負(fù)電的
粒子,重力不計(jì),在該電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如虛線所示,a、b、c、d
是其運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)面的四個(gè)交點(diǎn),則可以判斷(
)A.φ4等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度處處相同B.四個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系是φ1<φ2<φ3<φ4C.粒子從a運(yùn)動(dòng)到d的過(guò)程中靜電力一直做負(fù)功D.粒子在a、b、c、d四點(diǎn)的速度大小關(guān)系是va>vb>vc=vd123456789101112解析:
等勢(shì)面的疏密不同,所以φ4等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小
并不相同,故A錯(cuò)誤;做曲線運(yùn)動(dòng)的帶負(fù)電粒子,受力的方向指向
凹側(cè),因此受力斜向右下,電場(chǎng)線斜向左上,沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降
低,所以四個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系是φ1<φ2<φ3<φ4,故B正確;粒
子從a運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中電勢(shì)降低,又粒子帶負(fù)電,則電勢(shì)能增大,
靜電力一直做負(fù)功,電場(chǎng)中由于c、d兩點(diǎn)電勢(shì)相等,從c到d的過(guò)程
中,靜電力先做負(fù)功后做正功,故C錯(cuò)誤;由C項(xiàng)分析,根據(jù)動(dòng)能
定理可得,粒子在a、b、c、d四點(diǎn)的速度大小關(guān)系是va>vb>vc=
vd,故D正確。123456789101112
8.如圖所示,A、B、C、D為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四點(diǎn),它們的連線構(gòu)成正
方形,其中AD邊與電場(chǎng)線平行,O點(diǎn)為AC與BD連線的交點(diǎn)。一個(gè)
電荷量為Q的正點(diǎn)電荷固定在O點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是(
)A.C、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)不等C.將電子沿直線從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn),電場(chǎng)力做正功D.將電子沿直線從C點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn),電勢(shì)能先減小后增大123456789101112解析:
如圖所示,在O點(diǎn)的正點(diǎn)電荷在
A、B、C、D四點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向如圖所
示,由圖可知C、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不相
同,故C、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不相同,A錯(cuò)
誤;勻強(qiáng)電場(chǎng)在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,點(diǎn)電
荷在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,故A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,B錯(cuò)誤;正點(diǎn)電荷在B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,故將電子沿直線從B點(diǎn)移動(dòng)到C
點(diǎn),點(diǎn)電荷對(duì)電子做功為零,勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)電子做負(fù)功,故電場(chǎng)力做負(fù)功,C錯(cuò)誤;CD邊與勻強(qiáng)電場(chǎng)方向垂直,將電子沿直線從C點(diǎn)
移動(dòng)到D點(diǎn),勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)電子不做功,點(diǎn)電荷對(duì)電子先做正功后做負(fù)功,故電勢(shì)能先減小后增大,D正確。1234567891011129.(多選)(2023·全國(guó)乙卷19題)在O點(diǎn)處固定一個(gè)正點(diǎn)電荷,P點(diǎn)
在O點(diǎn)右上方。從P點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶負(fù)電的小球,小球僅在重
力和該點(diǎn)電荷電場(chǎng)力作用下在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng),其一段軌跡如圖所
示。M、N是軌跡上的兩點(diǎn),OP>OM,OM=ON,則小球(
)A.在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電勢(shì)能先增加后減少B.在P點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能C.在M點(diǎn)的機(jī)械能等于在N點(diǎn)的機(jī)械能D.從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力始終不做功123456789101112解析:
畫出O點(diǎn)處點(diǎn)電荷過(guò)M、N兩點(diǎn)的等
勢(shì)面,如圖所示,由圖可知帶負(fù)電的小球在運(yùn)動(dòng)
過(guò)程中所受電場(chǎng)力先做正功,后做負(fù)功,電勢(shì)能
先減小后增大,A錯(cuò)誤;小球由P點(diǎn)到M點(diǎn)所受電
場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,M、N兩點(diǎn)在點(diǎn)電荷
的同一等勢(shì)面上,小球在M、N兩點(diǎn)電勢(shì)能相
等,可知EpP>EpN,B正確;123456789101112小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能、重力勢(shì)能、電勢(shì)能的總和保持不變,并相互轉(zhuǎn)化,M、N兩點(diǎn)在點(diǎn)電荷的等勢(shì)面上,因此小球在M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等,又機(jī)械能為動(dòng)能與重力勢(shì)能之和,則小球在M、N兩點(diǎn)的機(jī)械能相等,C正確;結(jié)合圖可知小球從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功,D錯(cuò)誤。12345678910111210.(多選)(2024·廣西南寧模擬)如圖所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一圓
心為O的虛線圓,圓平面與電場(chǎng)方向平行,ab和cd是圓的兩條夾角
為60°的直徑,圓的半徑為R=10cm。將電荷量為q=2×10-4C的
帶正電粒子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),克服電場(chǎng)力做功1.6×10-3J;若將該
粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),電場(chǎng)力做功0.8×10-3J。不計(jì)粒子重力,下
列說(shuō)法正確的是(
)123456789101112A.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與ab平行,且由a指向bB.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為40V/mC.該粒子從d點(diǎn)
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