如图所示是真空中某一点电荷Q在周闱产生的电场,a、b分别是该电场中的两点,其中a点的电场强度大小为E,方向与a、b连线成120°角;b点的电场强度大小为Ea,方向与a、b连线成150°角,一带负电的检验电荷q在场中由a运动到b,则( )
A. 点电荷Q是负电荷
B. a、b两点的电场强度大小Ea:Eb=3:1
C. 在a、b两点受到的电场力大小之比Ea:Eb=1:3
D. 在a、b两点具有的电势能的大小关系为Epa>Epb
B
【解析】解:A、两条电场线反向延长线交于一点,即为点电荷Q的位置,根据电场线方向可知Q带正电,故A错误;
B、设a、b两点到Q的距离分别为ra和rb,由几何知识得到:rb=ra,
根据公式E=k得:Ea:Eb=3:1.故B正确;
C、由F=qE知:Fa:Fb=3:1,故C错误;
D、因为b点距离正电荷Q远,所以φa>φb,因φa>φb,则负检验电荷q在a、b两点电势能相比较EPa<EPb,故D错误。
故选:B。
运用几何的方法找出点电荷Q的位置,求出a、b两点到Q的距离之比,由E=k求解场强关系,并比较电势的高低,再分析电势能的大小。
本题考查对点电荷电场的掌握程度。在电场问题中,画电场线、等势线及其他图形,将抽象问题变得直观形象,是常用方法。
如图所示,空间有两个等量的正点电荷,a、b两点在其连线的中垂线上,则下列说法一定正确的是( )
A. 场强Ea>Eb
B. 场强Ea<Eb
C. 电势φa>φb
D. 电势φa<φb
如图所示,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一稳压电源相连,若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中该粒子( )
A. 所受重力与电场力平衡 B. 电势能逐渐增加
C. 机械能逐渐减小 D. 做匀变速直线运动
D
【解析】解:AD、拉子在电场中受到电场力与重力,根据题意可知,粒子做直线运动,电场力必定垂直极板向上,若由左向右运动,则电场力与重力的合力必定与速度方向反向,粒子做匀减速直线运动;若由右向左运动,则两者方向相同,则做匀加速直线运动,故A错误,D正确;
B、电场力垂直于极板向上,若电场力做负功,则电势能增加,若电场力做正功,则电势能减小,故B错误;
C、因重力不做功,电场力做负功,则电势能增加,导致动能减小,此时机械能减小,当电场力做正功时,动能增加,此时机械能增加,故C错误;
故选:D。
带电粒子在场中受到电场力与重力,带电粒子做直线运动,合力与速度共线。结合运动情况分析可知电场力垂直极板向上,从而可确定粒子的运动的性质,及根据电场力做功来确定电势能如何变化。
此题是带电粒子在复合场中的运动问题,考查根据运动情况来确定受力情况,并由电场力做功来确定电势能如何,以及动能的变化。
如图所示,1、2、3为匀强电场中的三个竖直等势面且U12=U23.一带电粒子从a点进入,其轨迹与等势面交点依次为a、b、c,若不计重力影响,则( )
A. 粒子运动过程中,电场力做正功,电势能减小
B. 若带电粒子带负电,则受到的电场力方向竖直向下
C. 若带电粒子带正电,则电场强度方向一定水平向左
D. 1、2、3三个等势面的电势的关系是φ2=φ1+φ3
A
【解析】解:A、带电粒子穿越电场的过程中,所受的电场力水平向右,与速度方向的夹角为锐角,所以电场力做正功,电势能减小。故A正确;
B、若粒子带负电,其受力方向与电场线的方向相反,因此其电场力方向只能沿水平向左;故B错误;
C、若粒子带正电,受力方向与电场线方向相同,故电场强度方向一定水平向右,故C错误;
D、根据动能定理得:
a→b过程有qUAB=Ekb-Eka。
b→c过程有qUBC=Ekc-Ekb。
结合UAB=UBC,得2Ekb=Eka+Ekc.根据UAB=φ1-φ2,UBC=φ2-φ3,结合UAB=UBC,得2φ2=φ1+φ3,故D错误。
故选:A。
等势线是平行的均匀分布的直线,可以判定该电场是匀强电场,电场线的方向在水平方向上。根据带电粒子轨迹弯曲的方向,可以判定出带电粒子受力的方向,从而分析电场的方向。根据动能定理分析粒子在a、b、c三点的动能的关系。根据电势差等于电势之差,分析a、b、c三点的电势的关系。根据带电粒子电场力的方向与速度方向的关系,可以判定出带电粒子的电势能与动能的变化。
本题考查带电粒子在电场中的受力和运动情况的分析,要注意根据等势面分布特点,可以判定电场线分布的特点;根据粒子轨迹弯曲的方向,可以判定出带电粒子受力的方向是解决该题的关键。
如图所示是定性研究影响平行板电容器电容大小因素的装置,平行板电容器的A板固定在铁架台上并与静电计的金属球相连,B板和静电计金属外壳都接地.将极板B稍向上移动,则( )
A. 指针张角变小,两极板间的电压变小,极板上的电荷量变大
B. 指针张角不变,两极板间的电压不变,极板上的电荷量变小
C. 指针张角变大,两极板间的电压变大,极板上的电荷量几乎不变
D. 指针张角变小,两极板间的电压变小,极板上的电荷量几乎不变
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