如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为一根光滑绝缘的竖直细杆,放在两电荷连线的中垂线上,a、b、c三点所在直线平行于两点电荷的连线,且a与c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上.下列说法正确的是
A.b点场强小于d点场强
B.试探电荷-q在a点的电势能小于在b点的电势能
C.试探电荷-q在a点的电势能等于在c点的电势能
D.套在细杆上的带电小环由静止释放后将做匀加速直线运动
ABD
【解析】
A.在两等量异号电荷连线上中点的电场强度最小;在两等量异号电荷连线的中垂线上中点的电场强度最大,所以b点的场强小于连线中点的场强,d点的场强大于中点的场强,则b点场强小于d点场强,故A正确;
B.中垂线上各点电势均为0,左侧靠近正电荷的点电势均为正,故a点电势高于b点的电势,试探电荷-q在a点的电势能小于在b点的电势能,故B正确;
C.a点电势为正,c点电势为负,负电荷在a点电势能为负,而在c点电势能为正,故-q在a点的电势能小于在c点的电势能,故C错误;
D.细杆所在的各点电场强度方向均向右侧,带电环受静电力和杆的弹力在水平方向平衡,只有重力使环做加速运动,加速度为g,故D正确.
故选ABD.
【点睛】
本题考查电场的性质以及物体在电场中的运动情况分析,要求熟练掌握等量异种电荷的电场中各点的电场强度大小、方向,各点电势的高低.
电场:
电场力做功的计算方法:
(1)由功的定义式计算,此公式只适用于匀强电场中,可变形为式中x为电荷初、末位置在场强方向上的位移。
(2)依据计算,对任何电场都适用。对于的符号有两种处理方法:
①将的绝对值代入中计算,得电场力做功的绝对值,再根据电场力方向、位移方向来判定功的正负,或南其他方法判定功的正负。
②直接将的数值及符号代入中计算。计算结果直接表明电场力做功的多少及做功的正负。当时,;否则
(3)根据电场力做功与电势能变化量的关系,即。其中,对任何电场都适用。
(4)由动能定理计算,。此方法对任何电场、任何形式的运动都适用。
电场力与静电力:
(1)人们很早就已经发现,带同种电荷的物体相互排斥,带异种电荷的物体相互吸引,这种带电体之间或电荷之间的相互吸引或排斥的力就叫静电力。静电力也叫库仑力,其实质是电场力。
(2)电场对放入其中的电荷的作用力叫做电场力,电场力的施力物体是电场,受力物体是放入其中的电荷。
①电场力的大小既与电荷本身所带电荷量有关,又与电荷所在处的场强有关。由,得,即电场力的大小等于电荷本身所带电荷量与所在处场强的乘积。
②电场力的方向:正电荷所受电场力方向与所在处场强方向相同;负电荷所受电场力方向与所在处场强方向相反。
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