高中物理高考 专题09 静电场-2021年高考物理真题与模拟题分类训练(教师版含解析)
展开专题09 静电场
1.(2021·山东高考真题)如图甲所示,边长为a的正方形,四个顶点上分别固定一个电荷量为的点电荷;在区间,x轴上电势的变化曲线如图乙所示。现将一电荷量为的点电荷P置于正方形的中心O点,此时每个点电荷所受库仑力的合力均为零。若将P沿x轴向右略微移动后,由静止释放,以下判断正确的是( )
A.,释放后P将向右运动
B.,释放后P将向左运动
C.,释放后P将向右运动
D.,释放后P将向左运动
【答案】C
【解析】
对y轴正向的点电荷,由平衡知识可得
解得
因在区间内沿x轴正向电势升高,则场强方向沿x轴负向,则将P沿x轴正向向右略微移动后释放,P受到向右的电场力而向右运动。
故选C。
2.(2021·浙江高考真题)如图所示,在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔,高塔的功能最有可能的是( )
A.探测发射台周围风力的大小
B.发射与航天器联系的电磁波
C.预防雷电击中待发射的火箭
D.测量火箭发射过程的速度和加速度
【答案】C
【解析】在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔,因铁制的高塔有避雷作用,其功能是预防雷电击中发射的火箭。故选C。
3.(2021·浙江高考真题)某书中有如图所示的图,用来表示横截面是“<”形导体右侧的电场线和等势面,其中a、b是同一条实线上的两点,c是另一条实线上的一点,d是导体尖角右侧表面附近的一点。下列说法正确的是( )
A.实线表示电场线
B.离d点最近的导体表面电荷密度最大
C.“<”形导体右侧表面附近电场强度方向均相同
D.电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零
【答案】D
【解析】A.处于静电平衡的导体,是个等势体,则整个导体为等势体,由于电场线方向总是与等势面垂直,所以实线不是电场线,是等势面,则A错误;
B.根据等势面的疏密表示场强的强弱,则d点的场强较弱,并且电场强度越大的地方电荷密度越大,所以B错误;
C.在“<”形导体右侧表面上下部分附近电场强度方向不相同,所以C错误;
D.由于a、b在同一等势面上,则电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零,所以D正确;故选D。
4.(2021·浙江高考真题)据《自然》杂志2021年5月17日报道,中国科学家在稻城“拉索”基地(如图)探测到迄今为止最高能量的射线,能量值为,即( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】,故选D。
5.(2021·全国高考真题)如图(a),在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应,在金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如图(b)中虚线所示,相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处,该试探电荷受到的电场力大小分别为和,相应的电势能分别为和,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由图中等势面的疏密程度可知
根据
可知
由题可知图中电场线是由金属板指向负电荷,设将该试探电荷从M点移到N点,可知电场力做正功,电势能减小,即
故选A。
6.(2021·广东高考真题)图是某种静电推进装置的原理图,发射极与吸极接在高压电源两端,两极间产生强电场,虚线为等势面,在强电场作用下,一带电液滴从发射极加速飞向吸极,a、b是其路径上的两点,不计液滴重力,下列说法正确的是( )
A.a点的电势比b点的低
B.a点的电场强度比b点的小
C.液滴在a点的加速度比在b点的小
D.液滴在a点的电势能比在b点的大
【答案】D
【解析】A.高压电源左为正极,则所加强电场的场强向右,而沿着电场线电势逐渐降低,可知
故A错误;
B.等差等势线的疏密反映场强的大小,由图可知a处的等势线较密,则
故B错误;
C.液滴的重力不计,根据牛顿第二定律可知,液滴的加速度为
因,可得
故C错误;
D.液滴在电场力作用下向右加速,则电场力做正功,动能增大,电势能减少,即
故D正确;故选D。
7.(2021·湖南高考真题)如图,在位置放置电荷量为的正点电荷,在位置放置电荷量为的负点电荷,在距为的某点处放置正点电荷Q,使得点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【解析】
根据点电荷场强公式
两点量异种点电荷在P点的场强大小为
,方向如图所示
两点量异种点电荷在P点的合场强为
,方向与+q点电荷与-q点电荷的连线平行如图所示
Q点电荷在p点的场强大小为
三点电荷的合场强为0,则方向如图所示,大小有
解得
由几何关系可知Q的坐标为(0,2a),故选B。
8.(2021·浙江高考真题)如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面,A、C是同一等势面上的两点,B是另一等势面上的一点。下列说法正确的是( )
A.导体内部的场强左端大于右端
B.A、C两点的电势均低于B点的电势
C.B点的电场强度大于A点的电场强度
D.正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功,电势能减小
【答案】D
【解析】A.带电导体处于静电平衡状态,导体内部的场强处处为0,导体表面为等势面,整个导体为一个等势体,A错误;
B.沿电场线方向电势降低,所以A、C两点的电势大于B点的电势,B错误;
C.电场线的疏密程度表示电场强度的弱强,所以B点的电场强度小于A点的电场强度,C错误;
D.根据可知,正电荷从高电势A点沿虚线移动到低电势B点,电势能减小,电场力做正功,D正确。故选D。
9.(2021·全国高考真题)四个带电粒子的电荷量和质量分别、、、它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,加速度为
由类平抛运动规律可知,带电粒子的在电场中运动时间为
离开电场时,带电粒子的偏转角的正切为
因为四个带电的粒子的初速相同,电场强度相同,极板长度相同,所以偏转角只与比荷有关,前面三个带电粒子带正电,一个带电粒子带负电,所以一个粒子与另外三个粒子的偏转方向不同;粒子与粒子的比荷相同,所以偏转角相同,轨迹相同,且与粒子的比荷也相同,所以、、三个粒子偏转角相同,但粒子与前两个粒子的偏转方向相反;粒子的比荷与、粒子的比荷小,所以粒子比、粒子的偏转角小,但都带正电,偏转方向相同。故选AD。
10.(2021·湖南高考真题)如图,圆心为的圆处于匀强电场中,电场方向与圆平面平行,和为该圆直径。将电荷量为的粒子从点移动到点,电场力做功为;若将该粒子从点移动到点,电场力做功为。下列说法正确的是( )
A.该匀强电场的场强方向与平行
B.将该粒子从点移动到点,电场力做功为
C.点电势低于点电势
D.若只受电场力,从点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动
【答案】AB
【解析】A.由于该电场为匀强电场,可采用矢量分解的的思路,沿cd方向建立x轴,垂直与cd方向建立y轴如下图所示
在x方向有
W = Exq2R
在y方向有
2W = EyqR + ExqR
经过计算有
Ex = ,Ey = ,E = ,tanθ =
由于电场方向与水平方向成60°,则电场与ab平行,且沿a指向b,A正确;
B.该粒从d点运动到b点,电场力做的功为
W′ = Eq = 0.5W
B正确;
C.沿电场线方向电势逐渐降低,则a点的电势高于c点的电势,C错误;
D.若粒子的初速度方向与ab平行则粒子做匀变速直线运动,D错误。
故选AB。
11.(2021·全国高考真题)某电场的等势面如图所示,图中a、b、c、d、e为电场中的5个点,则( )
A.一正电荷从b点运动到e点,电场力做正功
B.一电子从a点运动到d点,电场力做功为4eV
C.b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右
D.a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大
【答案】BD
【解析】A.由图象可知
φb = φe
则正电荷从b点运动到e点,电场力不做功,A错误;
B.由图象可知
φa = 3V,φd = 7V
根据电场力做功与电势能的变化关系有
Wad = Epa - Epd = (φa - φd)×( - e) = 4eV
B正确;
C.沿电场线方向电势逐渐降低,则b点处的场强方向向左,C错误;
D.由于电场线与等势面处处垂直,则可画出电场线分布如下图所示
由上图可看出,b点电场线最密集,则b点处的场强最大,D正确。
故选BD。
12.(2021·河北高考真题)如图,四个电荷量均为的点电荷分别放置于菱形的四个顶点,其坐标分别为、、和,其中x轴上的两个点电荷位置固定,y轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动(),下列说法正确的是( )
A.除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零
B.当取某值时,可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点
C.当时,将一带负电的试探电荷由点移至点,静电力做正功
D.当时,将一带负电的试探电荷放置在点处,其所受到的静电力方向与x轴正方向成倾斜向上
【答案】ACD
【解析】A.根据场强叠加原理可知,除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零,选项A正确;
B.因为在x轴上的两个点电荷在O点的合场强为零,在y轴上的两电荷,无论y0取什么值,因为关于原点对称,则在O点的合场强也为零,在横轴和纵轴上除原点外,出现合场强为零的点,根据对称性可知,一定是成对出现的,关于原点对称,所以算上原点,合场强为零的点是奇数个,不会是2个,选项B错误;
C.由几何关系可知,坐标为(4l,5l)的A点在第一象限内所在的虚像的垂直平分线的上方;坐标为(0,-3l)的B点在第三象限内所在的虚像的垂直平分线的上方,且到达虚线的距离相等,由电势叠加可知,B点的电势高于A点,则带负电的试探电荷在A点的电势能较大,从A点到B点电势能减小,可知电场力做正功,选项C正确;
D.若y0=4l,则四个点构成正方形,由对称可知在点(l,l)处的场强一定沿着过该点与原点连线的方向上;在y轴正向和x正向上的点电荷在(l,l)处的合场强
在y轴负向和x负向上的点电荷在(l,l)处的合场强
可知(l,l)点的场强沿着MN方向且与x轴从成45°角的方向向下,将一带负电的试探电荷放置在点处,其所受到的静电力方向与x轴正方向成倾斜向上,选项D正确。故选ACD。
1.如图所示,边长为l的正方形四个顶点a、b、c、d分别放置一个点电荷,M、N为延长线上关于O点对称的两点,和是由M到N的两条不同路径。a、b、c三处电荷的电荷量为,b处电荷受到的静电力为(k为静电力常量),方向由b指向N。则( )
A.d处电荷的电荷量为
B.正方形中心O处的电场方向从指O向d
C.M点的电势比N点的电势高
D.将一点电荷分别沿路径和由M移到N过程中,静电力做功相等
【答案】ABD
【解析】A.由几何关系可知a、c处电荷对b的静电力的合力为,方向由b指向N而b受到的静电力为,故b受到d的静电力为,方向由b指向d,则d处电荷的电荷量为,故A正确;
B.由对称性可得a、c在O处的合场强为零,b、d在O处的电场方向由d指向b,所以正方形中心O处的电场方向从指O向d,故B正确;
C.a、c两处的电荷在对称点M、N处产生的电势相等,由于M点离负电荷近,则电势低,N点靠近正电荷所以电势高,故C错误;
D.电场力做功与电荷的运动路径无关,因而将一点电荷分别沿路径和由M移到N过程中,静电力做功相等,故D正确。故选ABD。
2.如图所示,一平行板电容器充满电后与电源断开,现保持下极板不动,使两极板间距增大少许,则下列分析正确的是( )
A.电容器的电容不变
B.两极板的电势差增大
C.两极板间的电场强度不变
D.两极板间的电场强度增大
【答案】BC
【解析】A.由电容定义式当d增大,C减小,故A错误;
B.由不论极板如何变化,极板电量不变,C减小则U增大,故B正确;
CD.得知C与d无关故电场强度大小不变,故C正确,D错误。故选BC。
3.一孤立的带负电的点电荷静置于点,另一点与点的连线为水平线,电荷周围作出几条对称电场线如图所示。以点为圆心画一个圆,与电场线分别相交于、、、、、,下列说法正确的是( )
A.、两点的电场强度相同
B.、两点间电势差等于、两点间电势差
C.电子在点的电势能小于在点的电势能
D.正点电荷从点沿圆周逆时针移动到点过程中,电场力对它做正功
【答案】BC
【解析】A.、两点到点电荷的距离相等,根据可知,、两点的电场强度大小相等,方向不同,故、两点的电场强度不相同,故A错误;
B.点电荷的等势面是以点电荷为球心的同心球面,由于、两点到点电荷的距离相等、 、两点到点电荷的距离相等,则有、,故、两点间电势差等于、两点间电势差,故B正确;
C.场源电荷负电荷,则距离场源电荷较近点的电势小于较远的点的电势;根据可知,带负电荷的电子在电势较高处的电势能反而较小,即电子在点的电势能小于在点的电势能,故C正确;
D.正点电荷从点沿圆周逆时针移动到点过程中,电势增大,根据可知,电势能增大,电场力对它做负功,故D错误。故选BC。
4.如图所示,曲线表示某电场的等势面,图中a、b、c、d、e为电场中的5个点,则分析正确的是( )
A.一正电荷从b点运动到e点,电势能不变
B.一电子从a点运动到d点,电场力做功为
C.b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向左
D.a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最小
【答案】AC
【解析】A.同一个等势面上电场力不做功,所以电势能不发生变化,故A正确;
B.一电子从a点运动到d点,电场力做功为
故B错误;
C. 电场线与等势面处处垂直,沿着电场线反向电势降低,所以b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向左,故C正确;
D.电场强度的大小看电场线疏密,根据电场线与等势面处处垂直,所以b点的电场强度大小最大,故D错误。故选AC。
5.如图所示,在x轴上放有两个电荷量分别为q1和q2的点电荷,其中q1位于x轴的坐标原点,电荷q2的右侧各点电势ψ随x变化的关系如图曲线所示,其余部分的电势变化情况没有画出,其中B点电势为零, BD段中的电势最低点为C点,则下列说法正确的是( )
A.A点的电场强度方向向左
B.从B点到D点的电场强度先增大后减小
C.两点电荷的电荷量的大小关系为q1>q2
D.将一带负电的试探电荷从C点移到D点,电场力做负功
【答案】AC
【解析】AC.因为C点的斜率等于零,则C点的电场强度等于零,所以q1和q2两个点电荷在C点产生的电场的电场强度等大,反向,所以q1和q2是异种电荷,根据点电荷的电场强度公式
可知,q1离C点远,则q1的电荷量大,则
q1和q2是异种电荷,且q2附近的电势为正,所以q2为正电荷,q1为负电荷,q1和q2在A处产生的电场的电场强度都向左,则A处的电场强度水平向左,故AC正确;
B.因为C点的电场强度等于零,所以从B点到D点的电场强度先减小后增大,故B错误;D.C到D电势逐渐升高,根据,可知,将一带负电的试探电荷从C点移到D点,电荷的电势能逐渐减小,所以电场力做正功,故D错误。故选AC。
6.如图所示,空间中存在竖直向上的匀强电场,将一带电小球自C点h高处静止释放,一段时间后小球与正下方弹簧在A点开始接触并压缩弹簧,假设在释放到最低点B的过程中电场力对小球做功-5J,弹簧形变始终处于弹性限度范围,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.从C点到B点,小球电势能增加5J
B.从C点到B点,小球与弹簧组成的系统机械能减少5J
C.小球从A运动到B过程中速度一直在减小
D.小球反弹后可重新到达C点
【答案】ABD
【解析】A.从C点到B点,由于电场力做负功,电势能增大,根据
所以小球电势能增加5J,则A正确;
B.从C点到B点,根据功能关系可知,除了重力与弹簧的弹力做的功不改变系统的机械能,其他力做功则改变机械能有
由于电场力对小球做功-5J,所以小球与弹簧组成的系统机械能减少5J,则B正确;
C.小球从A运动到B过程中速度先增大后减小,所以C错误;
D.根据能量守恒定律可知,系统的能量只是重力势能,动势及电势能间的相互转化,则小球反弹后可重新到达C点,所以D正确;故选ABD。
7.如图所示,A、B、C为匀强电场中的三点,它们的连线构成一直角三角形,其中边与电场线平行,,,D点为边的中点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在D点,下列说法正确的是( )
A.A、C两点的电势相等
B.A、B两点的电场强度相等
C.将电子沿直线从A点移动到C点,电场力做正功
D.将电子沿直线从A点移动到B点,电势能先减小后增大
【答案】D
【解析】A.根据几何关系可得,, 点电荷Q在A、C两点的电势相等,但是沿电场线电势逐渐降低,在匀强电场中C点的电势低于A点电势,根据电势的叠加,A点电势高于C点的电势,A错误;
B.在匀强电场,A、B两点的电场强度相等,A、B两点在点电荷Q的电场强度大小相等但方向不同,根据场强的合成,A、B两点的电场强度不相等,B错误;
C.由A分析可得,A点电势高于C点电势,则将电子沿直线从A点移动到C点,电场力电势能增加,电场力做负功,C错误;
D.在匀强电场中,根据几何关系可得,直线AB垂直电场线,是等势面,将电子沿直线从A点移动到B点,电场力不做功,电势能不变化,但是在点电荷Q的电场中,电子先靠近正电荷再远离正电荷,则电场力先做正功后做负功,则电势能先减小后增大,D正确。故选D。
8.如图所示,平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零,可以视为短路;反向电阻无穷大,可以视为断路)连接,电源负极接地,初始时电容器不带电,闭合开关S稳定后,一带电油滴位于电容器极板间的P点且处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.减小极板间的正对面积,带电油滴会向下移动,且P点的电势会降低
B.减小极板间的正对面积,带电油滴会向上移动,且P点的电势会降低
C.断开开关S,带电油滴将向下运动
D.将下极板上移,带电油滴将向上运动
【答案】D
【解析】AB.正对面积减小,注意到存在二极管,处理方法先假设没有二极管,则电容器U不变,
U不变S减小会使Q减小,但二极管的存在使得Q不能减少,故实际过程为Q不变。上式Q不变,S减小,所以U增大,,d不变,所以E增大,所以油滴上移。
即为P与下极板电势差,P与下极板距离不变,E增大,所以增大。选项AB错误;
C.断开开关,不能放电,故油滴不动,选项C错误。
D.根据
U不变,d减小,Q增大,可以充电,故U不变,d减小,E增大,油滴上移,选项D正确。故选D。
9.A、B、C为电场中电场线上的三个点,一带负电小球从A点由静止释放,只在电场力的作用下先后沿直线经过B、C两点,其运动过程的v-t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.电场方向由A指向C
B.由A到C电场强度逐渐增大
C.小球由B至C过程中平均速度等于5.5m/s
D.B、C两点间的电势差大小|UBC|大于A、B两点间的电势差大小|UAB|
【答案】D
【解析】A.根据图线可知,带电小球从A点由静止释放,速度逐渐增大,说明小球所受电场力的方向由A指向,小球带负电,故电场强度的方向由指向A,A项错误;
B.小球在处加速度最大,由
A、B、C三点中点处电场强度最大,故由A到电场强度先增大后减小,B项错误;
C.如果小球从到做匀加速直线运动,则小球的平均速度
但小球由至过程中做加速度减小的加速运动,位移大于匀加速过程的位移,故平均速度大于,C项错误;
D.根据动能定理有
可得小于,D项正确。故选D。
10.如图所示,两个电荷量大小均为Q的等量异种点电荷,对称固定在粗糙绝缘竖直平面两侧的M、N两点,有一带电荷量为q、质量为m可视为质点的小物块在A点恰好处于静止状态,AMN在同一竖直面内,MO=ON=L,AM连线与MO之间夹角为60°。现对小物块施加一竖直向下的恒力F,在小物块加速运动到O点的过程中,若静电力常量为k,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A.小物块可能带正电
B.小物块与竖直平面间的动摩擦因数
C.从A到O的过程中小物块做匀加速直线运动
D.从A到O的过程中小物块电势能增加
【答案】B
【解析】A.小物块不受恒力F时,其恰好静止,只有当物块带负电时,M处的电荷对物块有斥力,N处的电荷对物块有引力,滑块才可能平衡,A错误;
B.AM间作用力为
沿水平方向的分量为,同理,AN之间的作用力也为,所以,有
则
B正确;
C.A向下的过程中,两电荷对滑块的库伦力的合力会变化,摩擦力随之变化,故加速度会随之变化,故不是匀加速的运动,C错误;
D.等量异种电荷连线的中垂线上电势都为零,即小滑块下滑过程中电势能不变,D错误。故选B。
11.空间存在着平行纸面的匀强电场,但电场的具体方向未知,现用仪器在纸面内沿互成60°角的Ox、Oy两个方向探测该静电场中各点电势,得到各点电势与到O点距离的函数关系如图所示,则下列关于该电场的电场强度E的说法中,正确的是( )
A.E=2V/m,沿Ox方向
B.E=200V/m,沿yO方向
C.E=200V/m,沿∠xOy角平分线向下
D.E=V/m,沿∠xOy角平分线向下
【答案】D
【解析】由φ-x和φ-y图象可知,Ox、Oy两个方向上距离O点相同距离处电势相等,比如,取距离均为20cm处,电势均为40V,则这两点位于同一等势面上,用直线将两点连接,然后作这条等势线的过O点的垂线,由电场线和等势面的关系可知,这就是电场线,且方向向下,且电场强度大小为,故选D。
12.如图所示,A,B、C、D是正四面体的四个顶点,在B、D两点分别固定等量异种点电荷。下列说法正确的是( )
A.A点电势比C点电势高
B.A、C两点的场强等大反向
C.将一试探电荷从A点沿直线移动到C点,电场力不做功
D.将一试探电荷从A点沿直线移动到C点,电场力先变小后变大
【答案】C
【解析】AB.B、D两点固定的是等量异种点电荷所以通过BD 的中垂面是等势面,A、C在同一等势面上,电势相同,A、C两点的场强都与等势面垂直,同向,根据对称性可知,场强大小相等,故AB错误;
C.因为A、C两点在同一个等势面上,所以将一试探电荷从A点沿直线移动到C点,电场力不做功,故C正确;
D.A、C两点连线的中点场强最大,所以将一试探电荷从A点沿直线移动到C点,电场力先变大后变小,故D错误。故选C。
13.空间存在着平行于x轴方向的静电场,其电势φ随x的分布如图所示,A、M、O、N、B为x轴上的点,|OA|<|OB|,|OM|=|ON|。一带电粒子在电场中仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动。则下列判断中正确的是( )
A.粒子一定带正电
B.粒子一定能通过N点
C.粒子从M向O运动过程中所受电场力均匀增大
D.粒子从M向N运动过程中电势能先增大后减小
【答案】B
【解析】A.因为粒子由静止开始向右运动,所以粒子受到的电场力向右,有图像可知从M到O电势升高,粒子的受力方向和电势升高方向一致,证明粒子带负电,故A错误;
B.φ-x图像的斜率表示电场强度,通过图像可以看出,左侧图像的斜率大于右侧图像的斜率,证明左侧受到的电场力大于右侧的电场力,在位移相同的情况下,右侧电场力做功更少,所以粒子一定能通过N点,故B正确;
C.粒子M向O运动过程中所受电场力不变,故C错误;
D.粒子从M向N运动过程中,从M点到O点电场力做正功,电势能减小,从O到N电场力做负功,电势能增加,故D错误。故选B。
14.某空间区域的竖直平面内存在电场,其中竖直的一条电场线如图甲中虚线所示。一个质量为m、电荷量为q的带正电小球,在电场中从O点由静止开始沿电场线竖直向下运动。以O为坐标原点,取竖直向下为x轴的正方向,小球的机械能E与位移x的关系如图乙所示,不计空气阻力。则( )
A.电场强度大小恒定,方向沿x轴负方向
B.从O到x1的过程中,小球的速率越来越大,加速度越来越小
C.从O到x1的过程中,相等的位移内,小球克服电场力做的功相等
D.到达x1位置时,小球速度的大小为
【答案】D
【解析】A.由功能关系可知,除重力外的其他力所做的功等于机械能的变化量,由于机械能减小,可知电场力做负功,场强方向沿x轴负方向,由
可知,图线斜率减小,故场强减小,A错误;
B.从O到x1的过程中,由牛顿第二定律可得
场强减小,加速度增大,小球速度增大,B错误;
C.从O到x1的过程中,相等的位移内,小球克服电场力做的功为
由于场强减小,故减小,C错误;
D.到达x1位置时,由能量守恒可得
解得小球速度的大小为
D正确。故选D。
15.如图所示,真空中有一正四面体 ABCD,P、M、N 分别是 AB、CD 和 BC 的中点。现在 A、B 两点分别固定电荷量为+Q、-Q 的点电荷,下列说法中正确的是( )
A.P 点电势高于 M 点电势
B.C、D 两点的电场强度大小相同,方向不同
C.P、N 两点的电势差大小等于 M、N 两点的电势差大小
D.将正点电荷沿直线 PD 从 P 点移到 D 点,该正点电荷的电势能减少
【答案】C
【解析】A.由几何关系易知,面PDC垂直平分AB,A、B两点分别固定电荷量为+Q、-Q的点电荷,所以面PDC为等势面,P点电势等于M点电势。故A错误;B.面PDC为中垂面,电场平行于AB,方向相同,D、C到P点距离相同,电场强度大小相同。故B错误;C.P、M位于等势面上,所以P、N两点的电势差大小等于M、N两点的电势差大小。故C正确;D.P、D两点在同一等势面上,电势相等,所以将正点电荷沿直线 PD 从 P 点移到 D 点,该正点电荷的电势能不变。故D错误。故选C。
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