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高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势优秀同步测试题
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电场力做功
1.如图所示,下列说法错误的是( )
A.同一电荷从电场中的A点分别沿路径1、2、3运动到B点,静电力做功相同
B.电荷在A点的电势能一定比在B点的电势能大
C.正电荷从A运动到B,静电力对正电荷做正功;负电荷从A运动到B,静电力对负电荷做负功
D.无论是正电荷还是负电荷,电场力做负功时其电势能一定增加
【答案】B
【详解】A.静电力做功与电荷运动路径无关,只与初、末位置有关,电荷从电场中的A点运动到B点,路径不同,静电力做功的大小相同,故A正确,不符合题意;
B.沿着电场线电势降低,则B点电势低于A点电势,负电荷在B点的电势能一定比在A点的电势能大,故B错误,符合题意;
C.B点电势低于A点电势,正电荷从A运动到B,静电力对正电荷做正功;负电荷从A运动到B,静电力对负电荷做负功,故C正确,不符合题意;
D.无论是正电荷还是负电荷,电场力做负功时其电势能一定增加,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.如图所示,匀强电场中有一个宽为、长为的矩形,电场线与矩形所在平面平行。把电荷量为的正电荷从A点移动到点电场力做功为,把电荷量为的正电荷从点移到点电场力做功也为,则匀强电场的电场强度大小为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【详解】根据几何关系可知
令AC与BD连线的交点为O,则有
即为等边三角形,令电场强度方向与AC夹角为,则电场强度与BD夹角为,把电荷量为的正电荷从A点移动到点电场力做功为,则有
把电荷量为的正电荷从点移到点电场力做功为,则有
解得
即电场强度方向沿,根据上述可解得
故选B。
3.如图所示,abc为均匀带电半圆环,O为其圆心,O处的电场强度大小为E,将一试探电荷从无穷远处移到O点,电场力做功为W。若在cd处再放置一段圆的均匀带电圆弧,如虚线所示,其单位长度带电量与abc相同,电性与abc相反,则此时O点场强大小及将同样的试探电荷从无穷远处移到O点电场力做功为( )
A.E,B.E,C.E,D.E,
【答案】A
【详解】把题中半圆环等分为两段,即每段为圆环,每段在点O的电势为,电场强度为,且方向分别与E夹角为,根据电场强度的叠加原理可知
因为电势是标量,每段导体在O上的电势为
同理,在cd处再放置一段圆的均匀带电圆弧后,可等分为3个圆环,由于电性与abc相反,根据场强叠加可知O处的场强大小为
电势为3个圆环在O点的电势之和,为
将同样的试探电荷从无穷远处移到O点电场力做功为。
故选A。
电势能
4.电鳗被称为“水中的高压线”,电鳗体内从头到尾都有一些类似小型电池的细胞,这些细胞就像许多叠在一起的叠层电池,这些“电池”串联起来后,电鳗的头和尾之间就产生了很高的电压,此时电鳗的头和尾的周围空间产生类似于等量异种点电荷(O为两点电荷连线的中点)的强电场。如图所示,虚线为该电场的等势线,实线ABCD 是以O点为中心的正方形,点A 和D在同一等势线上,点B 和C在另一等势线上。则下列说法正确的是( )
A.电鳗的头部带正电,尾部带负电
B.A点与C点的电场强度方向不相同
C.实线ABCD 区域内的电场可能是匀强电场
D.带正电的试探电荷沿直线从B 点移到C点的过程中,电势能先增大后减小
【答案】D
【详解】A.根据等量异种点电荷的电场线分布规律及沿电场线方向电势降低,可知,电场方向由电鳗尾部指向电鳗头部,则电鳗头部带负电,尾部带正电,故A错误;
B.A点与C点关于O点对称,A点与C点的电场强度大小相等,方向相同,故B错误;
C.由匀强电场的定义可知,实线ABCD区域内的电场不可能是匀强电场,故C错误;
D.带正电的试探电荷沿直线从B点移到C点的过程中,电场力先做负功后做正功,电势能先增大后减小,故D正确。
故选D。
5.如图所示,一对等量正点电荷相距为,其连线中点为O,以O为圆心、L为半径的圆与两正点电荷间的连线及连线的中垂线分别交于a、b和c、d,以O为坐标原点、垂直ab向上为正方向建立轴。取无穷远处电势为零,则下列判断正确的是( )
A.a、b两点的场强相同
B.轴上,时沿正方向电势随坐标y的变大而减小
C.一试探电荷由a点运动到c点,其电势能增大
D.轴上沿正方向电场强度的大小随坐标y的变大而增大
【答案】B
【详解】A.根据等量正电荷电场特点,可知a、b两点的场强大小相同,方向相反,故A错误;
B.根据点电荷电场强度公式以及电场强度的叠加,可知轴上,时电场强度方向为沿轴正方向,根据沿电场线电势降低可知轴上,时沿正方向电势随坐标y的变大而减小,故B正确;
C.根据等量正电荷电场特点,可知a点电势高于c点,一试探电荷由a点运动到c点,电场力做正功,其电势能减小,故C错误;
D.根据点电荷电场强度公式以及电场强度的叠加,可知O点的电场强度为零,无穷远处的电场强度为零,故轴上沿正方向电场强度先增大后减小,故D错误。
故选B。
6.如图,电荷量分别为和的两个点电荷连线水平,相对连线对称放置的内壁光滑的绝缘细管在竖直平面内,细管的上下端口恰好在连线的中垂线上。电荷量为的小球以初速度从上端管口无碰撞进入细管,在运动过程中始终机械能守恒,则( )
A.细管各处电场强度大小相等
B.连线的中垂线场强方向都水平向右
C.小球以进入细管球,飞出细球管时速度仍为
D.电场力对小球不做功,小球运动过程中电势能不变
【答案】D
【详解】A.由点电荷场强公式及电场叠加可知,细管各处电场强度大小并不相等,故A错误。
CD.在运动过程中始终机械能守恒,可知电场力对小球不做功,小球运动过程中沿某一等势面运动,其电势能始终保持不变,由于小球的重力势能减少,则小球的动能增加,小球从细管下端飞出时速度大于,故C错误,D正确;
B.由于电场力对小球不做功,可知小球受到的电场力始终与速度方向垂直,可知小球在上端管口受到电场力斜向上偏右,场强方向斜向上偏右,故B错误。
故选D。
7.如图所示,在原点O和x轴负半轴上坐标为-x1处分别固定两点电荷Q1、Q2(两点电荷的电荷量和电性均未知)。一带负电的试探电荷从坐标为x2处以一定的初速度沿x轴正方向运动,其电势能的变化情况已在图中绘出,图线与x轴交点的横坐标为x3,图线最高点对应的横坐标为x4,不计试探电荷受到的重力,则下列判断正确的是( )
A.点电荷Q1带负电
B.x2∼x3之间的电场强度沿x轴负方向
C.试探电荷在x3∼x4之间受到的电场力沿x轴正方向
D.两点电荷Q1、Q2电荷量的比值为
【答案】D
【详解】BC.试探电荷在x2~x4之间电势能增大,说明试探电荷受到的电场力对试探电荷做负功,所以试探电荷所受电场力沿x轴负方向,电场强度的方向沿x轴正方向,故BC错误;
A.由电场的分布特点,0~x4场强方向沿x轴正方向,x4之后场强沿x轴负方向,说明点电荷Q1带正电,点电荷Q2带负电,故A错误;
D.由题图可知,x4处的电场强度为零,则
解得
故D正确。
故选D。
电势
8.如图所示,带箭头的实线表示某电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。A、B为电场中两点。下列说法中正确的是( )
A.
B.
C.正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能
D.电子在A点的受力方向与电场线方向相同
【答案】C
【详解】A.沿电场线方向电势降低,且同一等势面上电势相等,可知,故A错误;
B.电场线越密集的地方,场强越大,由图可知,故B错误;
C.根据
可知正电荷在电势高的地方电势能大,故正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能,故C正确;
D.电子带负电,电子在A点的受力方向与电场线方向相反,故D错误。
故选C。
9.如图所示是甲、乙两个点电荷电场的电场线,P、Q为同一电场线上的两点,下列说法正确的是( )
A.P点的电场强度小于Q点
B.P点的电势高于Q点
C.电子在P点时的电势能大于在Q点时的电势能
D.若电子从Q点由静止释放,只受电场力作用,则电子会沿电场线运动到P点
【答案】B
【详解】A.电场先分布的疏密程度表示电场的强弱,根据图像,P点的电场线分布比Q点的电场线分布密集一些,则P点的电场强度大于Q点,故A错误;
B.沿电场线,电势降低,根据图像可知,P点的电势高于Q点,故B正确;
C.电子带负电,电子在电场中的
由于
而电势能的正负表示大小,可知,电子在P点时的电势能小于在Q点时的电势能,故C错误;
D.电子在电场中仅仅受到电场力,静止释放,若电子沿电场线运动,则电场线必定为一条直线,由于图中Q点位置的电场线为曲线,可知,若电子从Q点由静止释放,只受电场力作用,则电子不会沿电场线运动到P点,故D错误。
故选B。
10.如图甲所示是一种静电除尘装置,在金属板A与金属棒B间加恒定高压,烟气从一端进入静电除尘区经过净化后从另一端排出。其原理如图乙所示,其中一带负电的尘埃微粒沿图乙中虚线向左侧金属板A运动,P、Q是运动轨迹上的两点,不计重力和微粒间的相互作用,不考虑微粒运动过程中的电荷量变化。下列说法正确的是( )
A. P点电势比Q点电势低B.Q点电场强度垂直A板向右
C.微粒在P点速度比Q点的大D.微粒在P点具有的电势能比Q点小
【答案】A
【详解】A.由图甲可知,金属板A带正电,金属棒B带负电,电场线的方向是由正电荷指向负电荷,沿电场线方向电势降低,P点靠近负极, Q点靠近正极,所以P点电势比Q点电势低,故A正确;
B.电场线的方向是由正电荷指向负电荷,某点的电场强度方向为该点电场线的切线方向,由题意可知Q点的切线方向不可能垂直A板。故B错误;
CD.由题意可知,微粒在运动过程中,电场力做正功,微粒做加速运动,微粒在P点速度比Q点的小;电势能减小,微粒在P点具有的电势能比Q点大。
故CD错误。
故选A。
11.电子束焊接机的核心部件内存在如图所示的高压电场,K极为阴极,电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点。下列说法正确的是( )
A.高压电场中A、B两点电势相等
B.高压电场中A点电场强度大于B点电场强度
C.电子的电势能逐渐减小
D.电子的加速度逐渐减小
【答案】C
【详解】A.由题知,电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点,则图中虚线为电场线,且方向由B指向A,根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知,φB > φA,故A错误;
B.电场线越密集电场强度越大,可知高压电场中A点电场强度小于B点电场强度,故B错误;
C.由题知,电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点,则电场力做正功,电子的电势能逐渐减小,故C正确;
D.电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点,电场线越来越密集,则电子的加速度逐渐增大,故D错误。
故选C。
12.空间存在甲、乙两相邻的金属球,甲球带正电,乙球原来不带电,由于静电感应,两球周围空间的静电场如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,A、B两点与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线AB对称,下列说法正确的是( )
A.A点和B点的电场强度相同B.C点和D点的电场强度相同
C.C点的电势低于D点的电势D.A点的电势高于B点的电势
【答案】D
【详解】A.根据电场线分布可知,A点和B点的电场强度方向不同,则A点和B点的电场强度不同,故A错误;
B.根据对称性可知,C点和D点的电场强度大小相同,方向不同,故B错误;
C.根据电场线分布以及对称性可知,C点和D点的电势相同,故C错误;
D.根据沿电场线电势降低以及等势面的分布可知,A点的电势高于B点的电势,故D正确。
故选D。
13.一电场的电势φ随x的变化规律如图,图线关于φ轴对称,且AO间距离小于BO间距离,下列说法正确的是( )
A.该电场可能为匀强电场
B.一负电荷在A点电势能大于B点电势能
C.一正电荷从A点移到B点电场力不做功
D.A、B间电场方向为由B指向A
【答案】B
【详解】A.图像的斜率表示电场强度,图中斜率在变化,表示电场强度发生变化,不是匀强电场,A错误;
B.如图可知A点电势小于B点电势,根据
可知,负电荷在A点电势能大于B点电势能,B正确;
C.一正电荷从A点移到B点,电势升高,电势能增加,电场力做负功,C错误;
D.顺着电场线方向电势降低,因此电场方向分别为A指向O和B指向O,D错误。
故选B。
14.(多选)如图所示,电荷量大小相等的正、负两点电荷分别放置在真空中的、A两点,虚线是以点为圆心的圆,、、、是圆上的4个点,且点是连线的中点,点在连线的延长线上。下列说法正确的是( )
A.在A、两点的连线上,点电场强度最大
B.圆上给出的各点中,点电势最高
C.点和点的电场强度大小之比为9:4
D.将一负试探电荷从点沿虚线移到点,其电势能先减小后增大
【答案】BC
【详解】A.在等量异种点电荷的连线上,中点处的电场强度最小,故A错误;
B.、、、四点都处在正点电荷的同一等势面上,由于点距负点电荷最远,所以点电势最高,故B正确;
C.设A、间距为,点电场强度大小
点电场强度大小
可得点和点的电场强度大小之比为9:4,故C正确;
D.将一负试探电荷从点沿虚线移到点,其所受静电力先做负功后做正功,电势能先增大后减小,故D错误。
故选BC。
15.在x轴方向存在一静电场,其图像如图所示,一电子以一定的初速度沿x轴从O点运动到,电子仅受电场力,则该电子( )
A.在处电势能最大B.在到电场力做正功
C.在处电场沿x轴负方向D.从到所受电场力一直减小
【答案】D
【详解】A.电荷在某点的电势能为,由公式可知负点电荷在电势越大的地方,电势能越小,所以该电子在处的电势能最小,故A错误;
B.电子从到运动,电势能增大,电场力做负功,故B错误;
C.沿电场线方向,电势逐渐降低,所以在处电场沿x轴正方向,故C错误;
D.图像中斜率表示电场强度,可知电子从到所受电场力一直减小,故D正确;
故选D。
16.如图所示1,竖直线、两端点固定两个等量点电荷,带电量大小均为,长,为连线的中点,以中垂线为轴,其正半轴的场强变化如图2所示,图中的阴影“面积”为(),以沿轴正方向为电场强度的正方向,静电力常数为。下列说法正确的是( )
A.、两点的点电荷为异种电荷
B.直线上场强最大值为
C.将一电子从点沿轴移到无穷远的过程中,电势能先增大后减小
D.将一带电量为的点电荷由处静止释放,到达点时的动能为
【答案】B
【详解】A.由题图2可知点的电场强度为零,轴上的场强方向沿轴正方向,则A、B两点的点电荷为等量正点电荷,A错误;
B.在的处放一正试探电荷,、点电荷在该点的场强方向如图所示
根据对称性可知该点的合场强
又根据几何关系可知
解得沿轴正半轴场强最大值
B正确;
C.将一电子从点沿轴移到无穷远的过程中,电场力做负功,电势能一直增加,C错误;
D.根据的面积表示电势的变化量,即
从到根据动能定理
可得到达点时的动能为,D错误。
故选B。
17.(多选)开尔文滴水起电机的结构如图所示。中空金属圆筒、通过导线分别与金属杯、相连,盆中的水通过管从滴管、滴出,分别经、落入、中。整个装置原不带电,若某次偶然机会,滴出一滴带少量正电荷的水滴,落入金属杯中,则由于静电感应,后续滴下的水滴总是带负电,这样、就会带上越来越多的异种电荷。关于上述过程,下列说法正确的是( )
A.带正电荷,则带正电荷
B.带正电荷,则带负电荷
C.关闭、的阀门,仅向靠近时,带电量减少
D.此过程中水的重力势能部分转化为系统的电势能
【答案】ABD
【详解】AB.左边金属杯获得正电荷,则与之相连的右边导电环也有一定的正电荷。由于静电感应作用,右手导电环上的正电荷,会吸引负电荷到右边D的水流中。右边的水滴会携带负电荷滴落,最终滴到右边的金属杯H内,使右边的桶所带负电荷增加积累,从而又使与之相连的左边导电环E也带负电荷,它将会吸引正电荷到左边的水流中。当水滴落到金属杯内,他们各自携带的正负电荷就会转移到金属杯上并积累。
因此,正电荷由于左边导电环E的吸引作用被吸引到左边水流,使左边金属杯携带正电荷不断积累。负电荷被吸引到右侧水流,使右边金属杯携带负电荷不断积累,AB正确;
C.关闭、的阀门,仅向靠近时,不会导出新的电荷,带电量不变,C错误;
D.此过程中水的重力势能部分转化为系统的电势能,其余重力势能转化为内能,D正确。
故选ABD。
18.如图所示,两半径相等的半球球壳Ⅰ和II彼此靠的很近(间距可忽略),两球壳均匀带有电荷,电荷量均为,O为球心,A为球壳外一点,。已知球壳内部电场强度处处为零,且球壳Ⅰ在A点形成的电场强度为E1,规定距O点无限远处的电势为零,下列说法正确的是( )
A.O点电势为零
B.球壳Ⅰ在O点形成的电场强度水平向左
C.球壳II在A点形成的电场强度大小
D.球壳Ⅰ和球壳II在A点的电势相等
【答案】C
【详解】A.电势是标量,O点电势等于两球壳在O点形成的电势之和,不为零,故A错误;
B.球壳带正电,球壳Ⅰ在O点形成的电场强度水平向右,故B错误;
C.把两球壳当成整体,在A点形成的电场强度为
方向沿OA方向,两球壳在A点分别形成的电场强度方向均沿OA方向,则
解得
故C正确;
D.电势是标量,球壳Ⅰ和球壳Ⅱ电荷量相等,球壳Ⅱ距离A点近,形成的电势高,故D错误。
故选C。
19.在一块水平放置的很大的接地金属平板上方附近固定着一个正电荷Q,、a、b、c、d为过正电荷所在位置的竖直平面上的五个点,位置如图所示,c小于d,则下列说法正确的是( )
A.c点的场强和d点场强相同
B.点的电势高于a点的电势
C.电荷量为q的负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D.电荷量为q的正电荷从c点移到d点电场力做正功
【答案】D
【详解】A.由于金属板位于正电荷所形成的电场中,因此将发生静电感应,达到静电平衡后金属板的表面将是一个等势面,则金属板上方的电场线垂直金属板向下,其等势面的分布如图所示
由图可知c点的等差等势面比d点的更密集,因此c点的场强比d点场强大,故A错误;
BC.a、、b三点共线且垂直金属板,则a、、b三点所在直线为电场中的一条电场线,且方向由a指向b,而沿着电场线的方向电势降低,由此可知点的电势低于a点的电势,b点的电势低于a点的电势,而带负电的电荷在电势低的地方电势能大,则电荷量为q的负电荷在a点的电势能小于在b点的电势能,故BC错误;
D.由于c点的电势高于d点的电势,当将电荷量为q的正电荷从c点移到d点的过程中,电场力做正功,故D正确。
故选D。
20.如图所示,在水平向右、大小为的匀强电场中,在点固定一电荷量为的正电荷,、、、为以为圆心、半径为的同一圆周上的四点,、连线与电场线平行,、连线与电场线垂直,则( )
A.A点和C点的电场强度相同
B.点电场强度大小可能为0
C.将一正电荷从沿圆周移动到,电势能不变
D.、、、四个点中点电势最高
【答案】B
【详解】A.点电荷在A、C两点产生的电场强度大小相等、方向相反,根据电场强度的叠加法则可知A点和C点的电场强度大小相同但方向不同,故A错误;
B.点电荷在D点产生的电场强度与匀强电场的电场强度方向相反,若两者大小相等,则D点电场强度大小为0,故B正确;
C.将一正电荷从沿圆周移动到,点电荷的电场对正电荷q做功为零,匀强电场对正电荷q做正功,所以正电荷q的电势能减小,故C错误;
D.在点电荷的电场中,A、B、C、D四点电势相等,在匀强电场中,沿电场线电势降低,所以、、、四个点中点电势最低,D点电势最高,故D错误。
故选B。
21.如图所示,AB、CD、EF都为半径为R的空间球面的直径,其中AB与EF同在水平面内,EF与AB的夹角,CD与水平面垂直,现在A、B两点分别固定等量异种点电荷,则( )
A.C点和O点场强大小之比为
B.E、F两点电场强度相同
C.C、E、F三点中C点电势最高
D.将带负电的检验电荷从E点沿直线移到F点,电势能减小
【答案】B
【详解】A.根据几何关系结合点电荷产生的场强的叠加法则可得
方向从O指向B;
方向平行于AB向右,则可得
故A错误;
B.做出两点电荷在E、F两点的电场强度,根据对称性及平行四边形定则可知,E、F两点电场强度大小相等,方向相同,故B正确;
C.根据几何关系可知,CD为等量异种点电荷的中垂线,而等量异种点电荷的中垂线为等势线且电势为零,且无穷远处电势为零,因此CD所在中垂面即为等势面,电势为零,而电场线从正电荷出发指向负电荷或无穷远处,且沿着电场线的方向电势降低,则可知,CD所在等势面左侧电势大于零,而CD所在等势面右侧电势小于零,因此可得
故C错误;
D.带负电的电荷在电势越低的地方电势能越大,因此可知将带负电的检验电荷从E点沿直线移到F点,电势能增大,故D错误。
故选B。
22.如图所示,正方体,E、F、G、H分别是AD、、CD、中点,A点和点分别放置带等量的异种点电荷和,正方体不会对电场造成影响,取无穷远电势为零。关于该电场,下列说法正确的是( )
A.、C电势相同
B.、D点电场强度大小相等,方向不同
C.带正电的试探电荷从G点沿直线到H点电势能不变化
D.带正电的试探电荷从E点沿直线到F点电场力一直做负功
【答案】C
【详解】A.点距离正电荷较近,C点距离负电荷较近,则点电势高于C点电势,故A项错误;
B.由等量异种电荷的电场分布以及对称性可知,点的电场强度与D点的电场强度大小相等,方向相同,故B项错误;
C.由几何关系可知,GH连线在等量异种电荷连线的中垂面上,结合等量异种电荷的电场分布情况额可知,GH连线上的电势均相等且电势为零,即带正电的试探电荷从G点沿直线到H点的过程中,电势能不变化,故C项正确;
D.E点距离正电荷较近,F点距离负电荷较近,则E点电势高于F点电势,从E点沿直线到F点电势一直降低,由电势能公式
由此可分析出带正电的试探电荷从E点沿直线到F点电势能在降低,由电场力做功与电势能关系可知,电场力一直做正功,故D项错误。
故选C。
23.(2023·湖北·高考真题)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点,其电势分别为、,电场强度大小分别为、。下列说法正确的是( )
A.若,则M点到电荷Q的距离比N点的远
B.若,则M点到电荷Q的距离比N点的近
C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点,电场力做正功,则
D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点,电场力做负功,则
【答案】C
【详解】A.沿着电场线的方向电势降低,根据正点电荷产生的电场特点可知若
则M点到电荷Q的距离比N点的近,故A错误;
B.电场线的疏密程度表示电场强度的大小,根据正点电荷产生的电场特点可知若
则M点到电荷Q的距离比N点的远,故B错误;
C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点,电场力做正功,则是逆着电场线运动,电势增加,故有
故C正确;
D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点,电场力做负功,则是逆着电场线运动;根据正点电荷产生的电场特点可知
故D错误。
故选C。
24.(2023·天津·高考真题)(多选)如图所示,在一固定正点电荷产生的电场中,另一正电荷q先后以大小相等、方向不同的初速度从P点出发,仅在电场力作用下运动,形成了直线PM和曲线PN两条轨迹,经过M、N两点时q的速度大小相等,则下列说法正确的有( )
A.M点比P点电势低B.M、N两点的电势不同
C.q从P到M点始终做减速运动D.q在M、N两点的加速度大小相等
【答案】AD
【详解】A.由图中正电荷运动轨迹可知,正电荷在受力方向向右,即电场线为指向,所以P点电势高于M点电势,即M点比P点电势低,故A正确;
B.由题意知,同一个正电荷q两次以大小相同、方向不同的初速度从P点出发,分别抵达M点与N点,且q在M,N点时速度大小也一样,由动能定理可知M、N两点的电势相同,故B错误;
C.q从P到M做加速运动,故C错误;
D.根据以上分析可知,M、N两点在同一等势面上,且该电场是固定正电荷产生的电场,则说明M、N到固定正电荷的距离相等,由点电荷的场强公式可知M、N两点处电场强度大小相同,根据可知,q在M、N两点的加速度大小相等,故D正确。
故选AD。
25.(2023·辽宁·高考真题)(多选)图(a)为金属四极杆带电粒子质量分析器的局部结构示意图,图(b)为四极杆内垂直于x轴的任意截面内的等势面分布图,相邻两等势面间电势差相等,则( )
A.P点电势比M点的低
B.P点电场强度大小比M点的大
C.M点电场强度方向沿z轴正方向
D.沿x轴运动的带电粒子,电势能不变
【答案】CD
【详解】A.因P点所在的等势面高于M点所在的等势面,可知P点电势比M点的高,选项A错误;
B.因M点所在的等差等势面密集,则M点场强较P点大,即P点电场强度大小比M点的小,选项B错误;
C.场强方向垂直等势面,且沿电场线方向电势逐渐降低,可知M点电场强度方向沿z轴正方向,选项C正确;
D.因x轴上个点电势相等,则沿x轴运动的带电粒子,则电势能不变,选项D正确。
故选CD。
26.(2023·河北·高考真题)(多选)如图,在轴上放置四个点电荷和位于点两侧,位于点两侧。点在轴上,且。取无穷远处电势为零,电荷位置与电荷量满足一定关系,使得以点为球心、以为半径的球面上各点的电势均为零。下列说法正确的是( )
A.两点电场强度的方向一定沿轴正方向
B.若在点放一正点电荷,则两点的电势一定升高
C.试探电荷沿轴运动过程中,若静电力始终不做功,则它受到的静电力始终为零
D.试探电荷沿轴运动过程中,若静电力始终不做功,则点的电场强度一定为零
【答案】BD
【详解】A.以点为球心、以为半径的球面为等势面,由电场强度和等势面的关系可知,两点电场强度的方向与半径垂直,与轴重合。由于无法判断各个电荷的电性,故两点电场强度的方向无法判断,故A错误;
B.取无穷远处为零电势点,由于正点电荷周围的电势为正值,若在0点放一正点电荷,则两点的电势一定升高,故B正确;
C.试探电荷沿轴运动过程中,根据电荷分布,若静电力始终不做功,则经过轴且垂直于轴的平面为等势面,但静电力不一定为零,故C错误;
D.根据以点为球心、以为半径的球面为等势面,可知点的电场强度方向应与轴重合,再根据经过轴且垂直于轴的平面为等势面,可知点的电场强度方向应与轴垂直,同一点电场强度的方向是唯一的,故点的电场强度一定为零,故D正确。
故选BD。
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