湖北省黄冈中学物理第十章 静电场中的能量专题试卷
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湖北省黄冈中学物理第十章 静电场中的能量专题试卷
一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优(难)
1.如图所示,分别在M 、N 两点固定放置两个点电荷+Q 和-2Q ,以MN 连线的中点O 为圆心的圆周上有A 、B 、C 、D 四点,COD 与MN 垂直,规定无穷远处电势为零,下列说法正确的是( )
A .A 点场强与
B 点场强相等 B .
C 点场强与
D 点场强相等 C .O 点电势等于零 D .C 点和D 点电势相等 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A 、由于2Q >Q ,A 点处电场线比
B 点处电场线疏,A 点场强小于B 点场强;故A 错误. B 、由于电场线关于MN 对称,
C 、
D 两点电场线疏密程度相同,则C 点场强等于D 点场强,但方向与两个电荷的连线不平行,故电场强度的方向不同,故电场强度大小相等,但方向不相同;故B 错误.
C 、根据等量异种电荷的对称性可知过O 点的中垂线与电场线垂直,中垂线为等势线,O 点的电势为零,现在是不等量的异种电荷,过O 点中垂线不再是等势线,O 点电势不为零,由U E d =⋅可知左侧的平均场强小,电势降低的慢,则零电势点在O 点右侧;C 错误.
D 、沿着电场线电势逐渐降低,结合电场分布的上下对称可知0C D ϕϕ=>;D 正确. 故选D . 【点睛】
本题考查判断电势、场强大小的能力,往往画出电场线,抓住电场线分布的特点进行判断.
2.空间存在一静电场,电场中的电势φ随x (x 轴上的位置坐标)的变化规律如图所示,下列说法正确的是( )
A .x = 4 m 处的电场强度可能为零
B .x = 4 m 处电场方向一定沿x 轴正方向
C .沿x 轴正方向,电场强度先增大后减小
D .电荷量为e 的负电荷沿x 轴从0点移动到6 m 处,电势能增大8 eV 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A 、由x φ-
图象的斜率等于电场强度,知x =4 m 处的电场强度不为零,选项A 错误;B 、
从0到x =4 m 处电势不断降低,但x =4 m 点的电场方向不一定沿x 轴正方向,选项B 错误;C 、由斜率看出,沿x 轴正方向,图象的斜率先减小后增大,则电场强度先减小后增大,选项C 错误;D 、沿x 轴正方向电势降低,某负电荷沿x 轴正方向移动,电场力做负功,从O 点移动到6m 的过程电势能增大8 eV ,选项D 正确.故选D . 【点睛】
本题首先要读懂图象,知道φ-x 图象切线的斜率等于电场强度,场强的正负反映场强的方向,大小反映出电场的强弱.
3.如图所示,匀强电场中有一个以O 为圆心、半径为R 的圆,电场方向与圆所在平面平行,圆上有三点A 、B 、C ,其中A 与C 的连线为直径,∠A =30°。有两个完全相同的带正电粒子,带电量均为q (q >0),以相同的初动能E k 从A 点先后沿不同方向抛出,它们分别运动到B 、C 两点。若粒子运动到B 、C 两点时的动能分别为E kB =2E k 、E kC =3E k ,不计粒子的重力和粒子间的相互作用,则匀强电场的场强大小为
A .k E qR
B .2k E qR
C .3
3k
E qR
D .23
3k
E qR
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
从A 点到B 点应用动能定理有:2-AB k k k qU E E E == 从A 点到C 点应用动能定理有:32-AC k k k qU E E E == 所以2AC AB U U =
做出等势面和电场线如图所示:
则从A 点到B 点应用动能定理有:,3k k R
qEd qE AD E qE E ===即 解得23
k
E E =。 选项D 正确,A 、B 、C 错误。
4.位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如右图所示,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,且OP <OQ . 则下列说法正确的是
A .P 、O 两点的电势关系为p o ϕϕ<
B .P 、Q 两点电场强度的大小关系为E Q C .若在O 点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力不为零 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】B 【解析】 【分析】 【详解】 A .根据电场叠加,由图像可以知道ab 、cd 两中垂线上各点的电势都为零,所以P 、O 两点的电势相等,故A 错; B .电场线的疏密表示场强的大小,根据图像知E Q C .四个点电荷在O 点产生的电场相互抵消,场强为零,故在O 点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力为零,故C 错误. D .P 、Q 电势相等,若将某一负电荷由P 点沿着图中曲线PQ 移到Q 点,电场力做功为零,故D 错误; 故选B. 点睛:根据电场线的方向确定场源电荷的正负.电势的高低看电场线的指向,沿着电场线电势一定降低.电场线的疏密表示场强的大小,;根据电势高低判断功的正负. 5.如图所示,真空中有一四面体ABCD ,MN 分别是AB 和CD 的中点,现在A 、B 两点分别都固定电荷量为+Q 的点电荷,下列说法正确的是 A .C 、D 两点的电场强度相同 B .仅受电场力的负点电荷,可以在该电场中作匀速圆周运动 C .N 点的电场强度方向平行AB 且跟C D 垂直 D .将试探电荷+q 从C 点移到D 点,电场力做正功,试探电荷+q 的电势能降低 【答案】B 【解析】 【详解】 A.CD 在AB 的中垂面上,C 、D 到AB 连线的距离相等,根据等量同种电荷在空间的电场线分布特点,知道C 、D 两点的电场强度大小相等,但方向不同,故A 错误; B.仅受电场力的负点电荷,如果在AB 的中垂面内,两个等量正电荷对它的作用总指向A 、B 连线的中点,就可以提供大小恒定的向心力,可以做匀速圆周运动,故B 正确; C.根据电场叠加原理知道N 点的电场强度方向与AB 垂直,故C 错误; D.CD 在AB 的中垂面上,C 、D 到AB 连线的距离相等,C 、D 两点电势相等,试探电荷+q 从C 点移到D 点,电场力不做功,其电势能不变,故D 错误。 6.如图(a)所示,两平行正对的金属板AB 间加有如图(b)所示的交变电压,将一带正电的粒子从两板正中间的P 点处由静止释放,不计粒子重力,下列说法正确的是 A .在t =0时刻释放该粒子,粒子一定能到达 B 板 B .在4 T t = 时刻释放该粒子,粒子一定能到达B 板 C .在04 T t <<期间释放该粒子,粒子一定能到达B 板 D .在 42 T T t <<期间释放该粒子,粒子一定能到达A 板