2023届高三物理一轮复习最新试题汇编:电场及电场力
一、单选题
1.(2022高三上·浙江开学考)如图所示,一竖直绝缘足够长的光滑细杆,杆上套一带电圆环,圆环的带电量为q,质量为m,可视为点电荷,杆与两等量固定正点电荷连线的中垂线重合,与两电荷连线的交点为O,圆环从M点由静止释放,运动到N点的速度恰好为零,,以下说法正确的是( )
A.小环运动到O点时速度还没达到最大
B.小环带负电,从M到N点所受的电场力先减小后增大
C.小环带正电,从M运动到N点加速度先增大后减小
D.小环不能回到M点
2.(2022高三上·湖南开学考)真空中某电场的电场线如图中实线所示,M、O、N为同一根电场线上不同位置的点,两个带电粒子a、b先后从P点以相同的速度射入该电场区域,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,已知a粒子带正电向左上方偏转,则下列说法正确的是( )
A.M点的电势高于N点的电势
B.该电场可能是等量同种点电荷形成的
C.若在O点静止释放b粒子,仅在电场力作用下,b粒子将可能沿电场线运动到N点
D.b粒子一定带负电,运动过程中电势能减小,电势能与动能的总量守恒
3.(2022高二上·浙江开学考)如图所示,一带电量不变的平行板电容器的两个极板与水平地面成一定角度,一个初速度为的带负电的粒子恰好沿水平向右直线运动,则下列说法正确的是( )
A.电容器的上板带负电
B.粒子的机械能逐渐增加
C.粒子的电势能逐渐增加
D.若下极板稍平行下移一小段距离,粒子将做曲线运动
4.(2022高二上·浙江开学考)如图甲,A、B是某电场中一条电场线上的两点,一个负电荷从A点由静止释放,仅在静电力的作用下从A点运动到B点,其运动的图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该电场一定是负点电荷形成的电场
B.A点的电场强度比B点的电场强度小
C.A点的电势比B点的电势高
D.该负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大
5.(2022高二上·海门月考)某电场的电场线的分布如图所示。一个带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过N点。则下列判断正确的是( )
A.粒子带负电 B.粒子在N点的加速度大
C.电场力对粒子做负功 D.粒子在N点的动能小
6.(2022高一下·赣州期末)某电场的电场线如图中实线所示,、为同一条电场线上的两点,、为另一条电场线上的两点,某带电粒子从点以一垂直该处电场线方向的初速度射入该电场区域,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A.该粒子带正电
B.和处的电场强度大小相等
C.该粒子经过点时的速率大于在点的初速率
D.若在点由静止释放一带正电粒子,仅在电场力作用下,该粒子将沿着所在电场线运动
7.(2022高一下·启东)两个带等量正电荷的小球可看作点电荷,分别固定在光滑、绝缘的水平面上的A、B两点,O点是直线AB的中点,如图所示。带正电的小滑块从直线AB上的C点由静止释放,在电场力作用下向右运动。滑块从C点运动到O点的过程中( )
A.受到的电场力做负功 B.电势能不断减小
C.加速度先增大后减小 D.速度先增大后减小
二、多选题
8.(2022高二上·武清月考)在如图所示的匀强电场中,一带电微粒自A点由静止释放,微粒沿直线运动到B点,在此过程中( )
A.微粒做匀变速直线运动
B.微粒所受的电场力小于微粒所受的重力
C.微粒从A点到B点的过程中,电势能的减少量大于重力势能的减少量
D.微粒从A点到B点的过程中,电势能和重力势能减少的总和等于微粒增加的动能
9.(2022高二下·福州期末)如图(甲)所示,在竖直放置、距离足够大的两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),规定水平向左为正方向。当两板间加上如图(乙)所示的交变电压后,下列图像中能正确反映电子受到的电场力F、位移x、动量p和动能四个物理量随时间变化规律的是( )
A. B.
C. D.
10.(2022高一下·湖南期末)如图甲所示,A、B两块相互平行的金属板(板间距离足够大),其中A板接地,A、B板间的电势差随时间的变化关系如图乙所示,靠近A板有一带正电粒子,从t=0开始,只在电场力作用下从Q点由静止开始运动。关于该粒子的运动情况,下列说法正确的是( )
A.粒子在A,B板间可能做往复运动
B.粒子一直向B板运动
C.在一个周期T内,粒子一直做加速运动
D.在一个周期T内,电场力对粒子做功为0
11.(2022高一下·奉化期末)如图所示,为某一电荷所形成的一簇电场线,a、b、c三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从O点射入电场的运动轨迹,其中b虚线为一圆弧,AB的长度等于BC的长度,且三个粒子的电荷量大小相等,不计粒子重力。则下列说法正确的是( )
A.a一定是正粒子的运动轨迹,b和c一定是负粒子的运动轨迹
B.AB的长度等于BC的长度,故
C.a虚线对应的粒子的加速度越来越小,c虚线对应的粒子的加速度越来越大,b虚线对应的粒子的加速度大小不变
D.b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量
12.(2022高一下·宜春期末)如图所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘丝线系一带电小球,小球的质量为m、电荷量为q,为保证当丝线与竖直方向的夹角为θ = 45°时,小球处于平衡状态,则匀强电场的电场强度大小可能为( )
A. B. C. D.
三、综合题
13.(2022高二上·浙江月考)如图所示,某匀强电场的电场强度,A、B为同一条电场线上的两点。
(1)现将电荷量的检验电荷放在电场中的A点,求该检验电荷在A点所受静电力F;
(2)若A、B两点相距,求B、A两点间的电势差。
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.由两个等量同种正点电荷产生的电场线分布规律可知,O点场强是零,小环速度最大的位置应出现在小环受合力是零的位置,由于小环受重力作用,所以小环速度最大位置不是O点,A正确;
BC.小球如果带正电,在ON段受到竖直向下的电场力和重力,则不会停止运动,因此小球一定带负电,小球在ON段运动中电场力先小于重力后大于重力,在小球减速时可以在大于重力的情形下电场力先变大后变小,因此电场力过N点以后可以不是一直变大的,BC错误;
D.小球在N点合力向上,由小环受力的对称性,小环能回到M点,D错误。
故选A。
【分析】利用小环的平衡位置可以判别小环速度最大的位置;利用电场线的分布可以判别电场力的大小变化;利用圆环到达N点速度等于0可以判别小环受到负电,利用合力的方向可以判别小环可以回到M点,利用合力的大小结合牛顿第二定律可以判别加速度的大小。
2.【答案】D
【知识点】电场强度和电场线;电场及电场力
【解析】【解答】A.a粒子带正电向左上方偏转,可知其受到电场力指向左侧,场强指向左侧,沿电场线方向电势降低,故M点的电势低于N点的电势,故A错误;
B.等量同种电荷形成的电场线类似下图所示
故该电场不可能是等量同种点电荷形成的,故B错误;
C.b粒子受到的电场力方向与a粒子受到的电场力方向相反,可知b粒子带负电,若在O点静止释放b粒子,仅在电场力作用下,b粒子会向右侧运动,但不会沿着弯曲的电场线运动到N点,故C错误;
D.由于粒子运动过程只受到电场力的作用,只有动能和电势能间的相互转化,故b粒子一定带负电,运动过程中电势能减小,运动过程中电势能与动能的总量守恒,故D正确。
故选D。
【分析】根据点电荷周围电场线的分布以及沿着电场线电势逐渐江都从而得出MN两点的电势高低,根据粒子运动的轨迹得出电场力的方向,从而判断粒子b能否沿电场线运动到N点。
3.【答案】C
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.对带电粒子受力分析如图所示
,因粒子带负电,所以电容器的上板带正电,选项A错误;
BC.由图可知静电力与重力的合力方向与 方向相反, 对粒子做负功,其中重力 不做功,静电力 做负功,粒子机械能减少,电势能增加,选项B错误,选项C正确;
D.因电容器的电荷量Q不变,由于 , ,所以电场强度不变,粒子受到的电场力不变,合外力不变,所以粒子仍向右做直线运动,选项D错误。
故选C。
【分析】利用粒子直线运动可以判别合力的方向,利用合力方向可以判别电场力方向,利用电场力方向可以判别极板的电性;利用电场力做功可以判别机械能减小;利用电容的定义式及决定式结合场强与电势差的关系可以判别电场强度不变,所以粒子继续做直线运动。
4.【答案】D
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】AC.负电荷从A运动到B,由 图像得到负电荷做加速运动,故静电力方向向右,因负电荷受到的静电力方向与场强方向相反,故场强方向向左,沿场强方向电势降低,则有 ,只有一条电场线,不能确定该电场是否由点电荷产生的,故AC错误;
B.因为 图像的斜率减小,故加速度减小,因此由A到B静电力减小,所以电场强度减小,即 ,故B错误;
D.因负电荷做加速运动,静电力做正功,负电荷的电势能减小,则该负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大,故D正确。
故选D。
【分析】利用速度的变化可以判别负电荷受到的电场力方向,结合电场力方向可以判别电场线的方向,利用电场线方向可以比较电势的高低,利用加速度的大小结合牛顿第二定律可以比较电场强度的大小;利用电场力做功可以比较电势能的大小。
5.【答案】B
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.电场线的方向斜向上,根据粒子的运动轨迹的弯曲方向可以知道,粒子受到的电场力方向也斜向上,所以该粒子带正电,A不符合题意;
B.电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,则M点的场强小,N点的场强大,由牛顿第二定律知
可知粒子在N点的加速度大,B符合题意;
CD.带电粒子从M点到N点,电场力方向与速度方向成锐角,电场力对粒子做正功,则粒子的动能增大,则粒子在N点的动能大,CD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】利用粒子运动的轨迹可以判别电场力的方向,结合电场线方向可以判别粒子的电性;利用电场线的疏密可以比较加速度的大小;利用电场力方向及运动方向可以判别电场力做功,利用电场力做功可以比较动能的大小。
6.【答案】C
【知识点】电场强度和电场线;电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.由轨迹发现,粒子受力方向沿逆电场线方向,则该粒子带负电,A不符合题意;
B.电场线的密集程度表示电场强度的强弱,由图知,处电场强度小于处的电场强度,B不符合题意;
C.粒子受力方向指向轨迹弯曲的凹侧,受力与运动方向之间的夹角为锐角,电场力做正功,速度增大,故该粒子经过点时的速率大于在点的初速率,C符合题意;
D.带正电粒子受力方向沿电场线切线方向,仅在电场力作用下,该粒子不会沿着所在的弯曲的电场线运动,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】利用粒子运动的轨迹可以判别粒子电场力的方向,结合其电场线方向可以判别粒子的电性;利用其电场线的疏密可以比较电场强度的大小;利用电场力做功可以比较速率的大小;利用其电场力方向可以判别粒子的速度方向。
7.【答案】B
【知识点】电场强度和电场线;电场及电场力
【解析】【解答】A.由题意知滑块由C运动到O点过程中,滑块受向右的电场力,电场力做正功,A不符合题意;
B.滑块由C运动到O点过程中,电场力做正功,电势能减小,B符合题意;
CD.滑块由C运动到O点过程中,所受电场力减小,由
知滑块的加速度减小,滑块做加速运动,速度一直增大,CD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】滑块由C运动到O点过程中,滑块受向右的电场力,电场力与运动方向相同,电场力做正功,电势能减小。
8.【答案】A,D
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.由题意知,带电微粒初速度为零,所受合力恒定且沿AB方向,所以做匀变速直线运动,A符合题意;
BC.由力的合成法则可知重力等于电场力,B、C不符合题意;
D.由动能定理可知重力、电场力做功的代数和等于粒子动能的增加量,D符合题意.
故答案为:AD。
【分析】利用微粒在恒力作用下则做匀变速直线运动;利用力的合成可以判别电场力等于重力的大小;利用动能定理可以判别合力做功等于动能的增加量。
9.【答案】A,C
【知识点】动量定理;电场及电场力
【解析】【解答】A.电子受到的电场力
故电场力与交变电压变化趋势相同,A符合题意;
B.开始时,电子在电场力作用下做匀变速直线运动,则位移与时间的关系应该是二次函数图象,B不符合题意;
C.根据动量定理
则图像与时间轴围成的面积表示电子的动量,由A图像可知,动量先均匀增大,再均匀减小,再反向均匀变大,最后再均匀变小,C符合题意;
D.前内由于
故动能与时间为二次函数关系,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】利用电势差与距离可以求出电场强度的大小,结合电场力的表达式可以求出电场力的大小;利用动量定理结合图像面积可以判别动量的大小变化;利用动能的表达式结合速度公式可以判别动能与时间的关系。
10.【答案】B,D
【知识点】电场及电场力;动能定理的综合应用
【解析】【解答】ABC.由图可知,前一半周期内A板电势更高,则粒子向B板做匀加速运动,后一半周期内A板电势更低,则粒子向B板做匀减速直线运动,由对称性可知,在一个周期末粒子的速度减为0,由周期性可知,粒子一直向B板运动,AC不符合题意,B符合题意;
D.由于粒子在一个周期内先做匀加速后做匀减速且一个周期末粒子的速度刚好减为0,由动能定理可知,在一个周期T内,电场力对粒子做功为0,D符合题意。
故答案为:BD。
【分析】根据电势的高低得出电场力的方向,从而得出粒子的运动情况,结合动能定理得出电场力的做功情况。
11.【答案】C,D
【知识点】电场强度和电场线;电场及电场力
【解析】【解答】A.由图只能确定三个粒子的受力方向,由于电场线的方向未知,则无法确定粒子的电性,A不符合题意;
B.根据匀强电场的规律
AB的长度等于BC的长度,而电场线的疏密对应电场强度的大小,方向上电场强度逐渐增大,则有
B不符合题意;
C.电场线的疏密对应电场强度的大小,根据牛顿第二定律可得
a虚线对应的粒子的电场强度越来越弱,加速度越来越小,c虚线对应粒子电场强度越来越强,粒子的加速度越来越大,b虚线对应的粒子做圆周运动,库仑力提供向心力,粒子与场源电荷的距离保持不变,对应的电场强度大小保持不变,粒子的加速度大小不变,C符合题意;
D.设场源电荷的带电量大小为,粒子带电量大小为,场源电荷与点的距离为,粒子在点的速度大小为,b虚线对应的粒子的质量为,c虚线对应的粒子的质量为,则根据库仑定律可得粒子受到的电场力为
b虚线对应的粒子的做圆周运动,库仑力提供向心力,则有
c虚线对应的粒子的做近心运动,库仑力大于粒子圆周运动所需的向心力
即
由此可知,b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量,D符合题意。
故答案为:CD。
【分析】利用其粒子运动的轨迹可以判别电场力的方向,不能判别粒子的电性;由于电场强度不断变化所以其AB和BC电势差不相等;利用牛顿第二定律结合电场线的疏密可以判别加速度的大小变化;利用其粒子的运动轨迹结合库仑力和向心力的比较可以判别粒子质量的大小。
12.【答案】B,C,D
【知识点】共点力平衡条件的应用;电场及电场力
【解析】【解答】小球受重力、电场力与拉力处于平衡,由于重力大小和方向均不变,拉力方向不变,由三角形定则可得:当电场力与绳子拉力垂直时匀强电场的电场强度取最小值,则有
可得
因此电场强度的取值范围为
故答案为:BCD。
【分析】对小球进行受力分析,结合共点力平衡得出电场强度的取值范围。
13.【答案】(1)解:电场力为
与电场强度方向相反
(2)解:B、A两点间的电势差为
【知识点】匀强电场电势差与场强的关系;电场及电场力
【解析】【分析】(1)已知电荷量的大小,结合电场力的表达式可以求出电场力的大小,结合电性可以判别电场力的方向;
(2)已知两点之间的距离,利用电势差与场强的关系可以求出电势差的大小。
2023届高三物理一轮复习最新试题汇编:电场及电场力
一、单选题
1.(2022高三上·浙江开学考)如图所示,一竖直绝缘足够长的光滑细杆,杆上套一带电圆环,圆环的带电量为q,质量为m,可视为点电荷,杆与两等量固定正点电荷连线的中垂线重合,与两电荷连线的交点为O,圆环从M点由静止释放,运动到N点的速度恰好为零,,以下说法正确的是( )
A.小环运动到O点时速度还没达到最大
B.小环带负电,从M到N点所受的电场力先减小后增大
C.小环带正电,从M运动到N点加速度先增大后减小
D.小环不能回到M点
【答案】A
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.由两个等量同种正点电荷产生的电场线分布规律可知,O点场强是零,小环速度最大的位置应出现在小环受合力是零的位置,由于小环受重力作用,所以小环速度最大位置不是O点,A正确;
BC.小球如果带正电,在ON段受到竖直向下的电场力和重力,则不会停止运动,因此小球一定带负电,小球在ON段运动中电场力先小于重力后大于重力,在小球减速时可以在大于重力的情形下电场力先变大后变小,因此电场力过N点以后可以不是一直变大的,BC错误;
D.小球在N点合力向上,由小环受力的对称性,小环能回到M点,D错误。
故选A。
【分析】利用小环的平衡位置可以判别小环速度最大的位置;利用电场线的分布可以判别电场力的大小变化;利用圆环到达N点速度等于0可以判别小环受到负电,利用合力的方向可以判别小环可以回到M点,利用合力的大小结合牛顿第二定律可以判别加速度的大小。
2.(2022高三上·湖南开学考)真空中某电场的电场线如图中实线所示,M、O、N为同一根电场线上不同位置的点,两个带电粒子a、b先后从P点以相同的速度射入该电场区域,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,已知a粒子带正电向左上方偏转,则下列说法正确的是( )
A.M点的电势高于N点的电势
B.该电场可能是等量同种点电荷形成的
C.若在O点静止释放b粒子,仅在电场力作用下,b粒子将可能沿电场线运动到N点
D.b粒子一定带负电,运动过程中电势能减小,电势能与动能的总量守恒
【答案】D
【知识点】电场强度和电场线;电场及电场力
【解析】【解答】A.a粒子带正电向左上方偏转,可知其受到电场力指向左侧,场强指向左侧,沿电场线方向电势降低,故M点的电势低于N点的电势,故A错误;
B.等量同种电荷形成的电场线类似下图所示
故该电场不可能是等量同种点电荷形成的,故B错误;
C.b粒子受到的电场力方向与a粒子受到的电场力方向相反,可知b粒子带负电,若在O点静止释放b粒子,仅在电场力作用下,b粒子会向右侧运动,但不会沿着弯曲的电场线运动到N点,故C错误;
D.由于粒子运动过程只受到电场力的作用,只有动能和电势能间的相互转化,故b粒子一定带负电,运动过程中电势能减小,运动过程中电势能与动能的总量守恒,故D正确。
故选D。
【分析】根据点电荷周围电场线的分布以及沿着电场线电势逐渐江都从而得出MN两点的电势高低,根据粒子运动的轨迹得出电场力的方向,从而判断粒子b能否沿电场线运动到N点。
3.(2022高二上·浙江开学考)如图所示,一带电量不变的平行板电容器的两个极板与水平地面成一定角度,一个初速度为的带负电的粒子恰好沿水平向右直线运动,则下列说法正确的是( )
A.电容器的上板带负电
B.粒子的机械能逐渐增加
C.粒子的电势能逐渐增加
D.若下极板稍平行下移一小段距离,粒子将做曲线运动
【答案】C
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.对带电粒子受力分析如图所示
,因粒子带负电,所以电容器的上板带正电,选项A错误;
BC.由图可知静电力与重力的合力方向与 方向相反, 对粒子做负功,其中重力 不做功,静电力 做负功,粒子机械能减少,电势能增加,选项B错误,选项C正确;
D.因电容器的电荷量Q不变,由于 , ,所以电场强度不变,粒子受到的电场力不变,合外力不变,所以粒子仍向右做直线运动,选项D错误。
故选C。
【分析】利用粒子直线运动可以判别合力的方向,利用合力方向可以判别电场力方向,利用电场力方向可以判别极板的电性;利用电场力做功可以判别机械能减小;利用电容的定义式及决定式结合场强与电势差的关系可以判别电场强度不变,所以粒子继续做直线运动。
4.(2022高二上·浙江开学考)如图甲,A、B是某电场中一条电场线上的两点,一个负电荷从A点由静止释放,仅在静电力的作用下从A点运动到B点,其运动的图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该电场一定是负点电荷形成的电场
B.A点的电场强度比B点的电场强度小
C.A点的电势比B点的电势高
D.该负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大
【答案】D
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】AC.负电荷从A运动到B,由 图像得到负电荷做加速运动,故静电力方向向右,因负电荷受到的静电力方向与场强方向相反,故场强方向向左,沿场强方向电势降低,则有 ,只有一条电场线,不能确定该电场是否由点电荷产生的,故AC错误;
B.因为 图像的斜率减小,故加速度减小,因此由A到B静电力减小,所以电场强度减小,即 ,故B错误;
D.因负电荷做加速运动,静电力做正功,负电荷的电势能减小,则该负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大,故D正确。
故选D。
【分析】利用速度的变化可以判别负电荷受到的电场力方向,结合电场力方向可以判别电场线的方向,利用电场线方向可以比较电势的高低,利用加速度的大小结合牛顿第二定律可以比较电场强度的大小;利用电场力做功可以比较电势能的大小。
5.(2022高二上·海门月考)某电场的电场线的分布如图所示。一个带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过N点。则下列判断正确的是( )
A.粒子带负电 B.粒子在N点的加速度大
C.电场力对粒子做负功 D.粒子在N点的动能小
【答案】B
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.电场线的方向斜向上,根据粒子的运动轨迹的弯曲方向可以知道,粒子受到的电场力方向也斜向上,所以该粒子带正电,A不符合题意;
B.电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,则M点的场强小,N点的场强大,由牛顿第二定律知
可知粒子在N点的加速度大,B符合题意;
CD.带电粒子从M点到N点,电场力方向与速度方向成锐角,电场力对粒子做正功,则粒子的动能增大,则粒子在N点的动能大,CD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】利用粒子运动的轨迹可以判别电场力的方向,结合电场线方向可以判别粒子的电性;利用电场线的疏密可以比较加速度的大小;利用电场力方向及运动方向可以判别电场力做功,利用电场力做功可以比较动能的大小。
6.(2022高一下·赣州期末)某电场的电场线如图中实线所示,、为同一条电场线上的两点,、为另一条电场线上的两点,某带电粒子从点以一垂直该处电场线方向的初速度射入该电场区域,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A.该粒子带正电
B.和处的电场强度大小相等
C.该粒子经过点时的速率大于在点的初速率
D.若在点由静止释放一带正电粒子,仅在电场力作用下,该粒子将沿着所在电场线运动
【答案】C
【知识点】电场强度和电场线;电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.由轨迹发现,粒子受力方向沿逆电场线方向,则该粒子带负电,A不符合题意;
B.电场线的密集程度表示电场强度的强弱,由图知,处电场强度小于处的电场强度,B不符合题意;
C.粒子受力方向指向轨迹弯曲的凹侧,受力与运动方向之间的夹角为锐角,电场力做正功,速度增大,故该粒子经过点时的速率大于在点的初速率,C符合题意;
D.带正电粒子受力方向沿电场线切线方向,仅在电场力作用下,该粒子不会沿着所在的弯曲的电场线运动,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】利用粒子运动的轨迹可以判别粒子电场力的方向,结合其电场线方向可以判别粒子的电性;利用其电场线的疏密可以比较电场强度的大小;利用电场力做功可以比较速率的大小;利用其电场力方向可以判别粒子的速度方向。
7.(2022高一下·启东)两个带等量正电荷的小球可看作点电荷,分别固定在光滑、绝缘的水平面上的A、B两点,O点是直线AB的中点,如图所示。带正电的小滑块从直线AB上的C点由静止释放,在电场力作用下向右运动。滑块从C点运动到O点的过程中( )
A.受到的电场力做负功 B.电势能不断减小
C.加速度先增大后减小 D.速度先增大后减小
【答案】B
【知识点】电场强度和电场线;电场及电场力
【解析】【解答】A.由题意知滑块由C运动到O点过程中,滑块受向右的电场力,电场力做正功,A不符合题意;
B.滑块由C运动到O点过程中,电场力做正功,电势能减小,B符合题意;
CD.滑块由C运动到O点过程中,所受电场力减小,由
知滑块的加速度减小,滑块做加速运动,速度一直增大,CD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】滑块由C运动到O点过程中,滑块受向右的电场力,电场力与运动方向相同,电场力做正功,电势能减小。
二、多选题
8.(2022高二上·武清月考)在如图所示的匀强电场中,一带电微粒自A点由静止释放,微粒沿直线运动到B点,在此过程中( )
A.微粒做匀变速直线运动
B.微粒所受的电场力小于微粒所受的重力
C.微粒从A点到B点的过程中,电势能的减少量大于重力势能的减少量
D.微粒从A点到B点的过程中,电势能和重力势能减少的总和等于微粒增加的动能
【答案】A,D
【知识点】电场及电场力;电场力做功
【解析】【解答】A.由题意知,带电微粒初速度为零,所受合力恒定且沿AB方向,所以做匀变速直线运动,A符合题意;
BC.由力的合成法则可知重力等于电场力,B、C不符合题意;
D.由动能定理可知重力、电场力做功的代数和等于粒子动能的增加量,D符合题意.
故答案为:AD。
【分析】利用微粒在恒力作用下则做匀变速直线运动;利用力的合成可以判别电场力等于重力的大小;利用动能定理可以判别合力做功等于动能的增加量。
9.(2022高二下·福州期末)如图(甲)所示,在竖直放置、距离足够大的两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),规定水平向左为正方向。当两板间加上如图(乙)所示的交变电压后,下列图像中能正确反映电子受到的电场力F、位移x、动量p和动能四个物理量随时间变化规律的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A,C
【知识点】动量定理;电场及电场力
【解析】【解答】A.电子受到的电场力
故电场力与交变电压变化趋势相同,A符合题意;
B.开始时,电子在电场力作用下做匀变速直线运动,则位移与时间的关系应该是二次函数图象,B不符合题意;
C.根据动量定理
则图像与时间轴围成的面积表示电子的动量,由A图像可知,动量先均匀增大,再均匀减小,再反向均匀变大,最后再均匀变小,C符合题意;
D.前内由于
故动能与时间为二次函数关系,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】利用电势差与距离可以求出电场强度的大小,结合电场力的表达式可以求出电场力的大小;利用动量定理结合图像面积可以判别动量的大小变化;利用动能的表达式结合速度公式可以判别动能与时间的关系。
10.(2022高一下·湖南期末)如图甲所示,A、B两块相互平行的金属板(板间距离足够大),其中A板接地,A、B板间的电势差随时间的变化关系如图乙所示,靠近A板有一带正电粒子,从t=0开始,只在电场力作用下从Q点由静止开始运动。关于该粒子的运动情况,下列说法正确的是( )
A.粒子在A,B板间可能做往复运动
B.粒子一直向B板运动
C.在一个周期T内,粒子一直做加速运动
D.在一个周期T内,电场力对粒子做功为0
【答案】B,D
【知识点】电场及电场力;动能定理的综合应用
【解析】【解答】ABC.由图可知,前一半周期内A板电势更高,则粒子向B板做匀加速运动,后一半周期内A板电势更低,则粒子向B板做匀减速直线运动,由对称性可知,在一个周期末粒子的速度减为0,由周期性可知,粒子一直向B板运动,AC不符合题意,B符合题意;
D.由于粒子在一个周期内先做匀加速后做匀减速且一个周期末粒子的速度刚好减为0,由动能定理可知,在一个周期T内,电场力对粒子做功为0,D符合题意。
故答案为:BD。
【分析】根据电势的高低得出电场力的方向,从而得出粒子的运动情况,结合动能定理得出电场力的做功情况。
11.(2022高一下·奉化期末)如图所示,为某一电荷所形成的一簇电场线,a、b、c三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从O点射入电场的运动轨迹,其中b虚线为一圆弧,AB的长度等于BC的长度,且三个粒子的电荷量大小相等,不计粒子重力。则下列说法正确的是( )
A.a一定是正粒子的运动轨迹,b和c一定是负粒子的运动轨迹
B.AB的长度等于BC的长度,故
C.a虚线对应的粒子的加速度越来越小,c虚线对应的粒子的加速度越来越大,b虚线对应的粒子的加速度大小不变
D.b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量
【答案】C,D
【知识点】电场强度和电场线;电场及电场力
【解析】【解答】A.由图只能确定三个粒子的受力方向,由于电场线的方向未知,则无法确定粒子的电性,A不符合题意;
B.根据匀强电场的规律
AB的长度等于BC的长度,而电场线的疏密对应电场强度的大小,方向上电场强度逐渐增大,则有
B不符合题意;
C.电场线的疏密对应电场强度的大小,根据牛顿第二定律可得
a虚线对应的粒子的电场强度越来越弱,加速度越来越小,c虚线对应粒子电场强度越来越强,粒子的加速度越来越大,b虚线对应的粒子做圆周运动,库仑力提供向心力,粒子与场源电荷的距离保持不变,对应的电场强度大小保持不变,粒子的加速度大小不变,C符合题意;
D.设场源电荷的带电量大小为,粒子带电量大小为,场源电荷与点的距离为,粒子在点的速度大小为,b虚线对应的粒子的质量为,c虚线对应的粒子的质量为,则根据库仑定律可得粒子受到的电场力为
b虚线对应的粒子的做圆周运动,库仑力提供向心力,则有
c虚线对应的粒子的做近心运动,库仑力大于粒子圆周运动所需的向心力
即
由此可知,b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量,D符合题意。
故答案为:CD。
【分析】利用其粒子运动的轨迹可以判别电场力的方向,不能判别粒子的电性;由于电场强度不断变化所以其AB和BC电势差不相等;利用牛顿第二定律结合电场线的疏密可以判别加速度的大小变化;利用其粒子的运动轨迹结合库仑力和向心力的比较可以判别粒子质量的大小。
12.(2022高一下·宜春期末)如图所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘丝线系一带电小球,小球的质量为m、电荷量为q,为保证当丝线与竖直方向的夹角为θ = 45°时,小球处于平衡状态,则匀强电场的电场强度大小可能为( )
A. B. C. D.
【答案】B,C,D
【知识点】共点力平衡条件的应用;电场及电场力
【解析】【解答】小球受重力、电场力与拉力处于平衡,由于重力大小和方向均不变,拉力方向不变,由三角形定则可得:当电场力与绳子拉力垂直时匀强电场的电场强度取最小值,则有
可得
因此电场强度的取值范围为
故答案为:BCD。
【分析】对小球进行受力分析,结合共点力平衡得出电场强度的取值范围。
三、综合题
13.(2022高二上·浙江月考)如图所示,某匀强电场的电场强度,A、B为同一条电场线上的两点。
(1)现将电荷量的检验电荷放在电场中的A点,求该检验电荷在A点所受静电力F;
(2)若A、B两点相距,求B、A两点间的电势差。
【答案】(1)解:电场力为
与电场强度方向相反
(2)解:B、A两点间的电势差为
【知识点】匀强电场电势差与场强的关系;电场及电场力
【解析】【分析】(1)已知电荷量的大小,结合电场力的表达式可以求出电场力的大小,结合电性可以判别电场力的方向;
(2)已知两点之间的距离,利用电势差与场强的关系可以求出电势差的大小。
