考点 28 电场能的性质
1.我国古人最早发现了尖端放电现象,并将其用于生产生活,如许多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护古塔。雷雨中某时刻,一古塔顶端附近等势线分布如图所示,相邻等势线电势差相等,则a、b、c、d四点中电场强度最大的是 ( )
A. a点 B. b点 C. c点 D. d点
2.(2024湖北卷)(多选)关于电荷和静电场,下列说法正确的是 ( )
A.一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变
B.电场线与等势面垂直,且由电势低的等势面指向电势高的等势面
C.点电荷仅在电场力作用下从静止释放,该点电荷的电势能将减小
D.点电荷仅在电场力作用下从静止释放,将从高电势的地方向低电势的地方运动
3.在正点电荷Q 产生的电场中有M、N两点,其电势分别为φM、φN,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φM
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
4.(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
5.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
6.(多选)如图所示,正三角形三个顶点固定三个带等量电荷的点电荷,其中A、B带正电,C带负电,O、M、N为AB边的四等分点,下列说法正确的是 ( )
A. M、N两点的电场强度相同
B. M、N两点的电势相同
C.负电荷在 M 点的电势能比在O 点时要小
D.负电荷在 N点的电势能比在 O 点时要大
7.如图所示,两个带等量正电的点电荷位于 M、N两点上,E、F 是 MN 连线中垂线上的两点,O 为 EF、MN的交点,EO=OF。一带负电的点电荷在 E 点由静止释放后 ( )
A.做匀加速直线运动
B.在O 点所受静电力最大
C.由E到O 的时间等于由 O 到F 的时间
D.由E到 F 的过程中电势能先增大后减小
8.平时我们所处的地球表面,实际上存在场强大小为100 V/m的电场,可将其视为匀强电场,在地面立一金属杆后空间中的等势面如图所示。空间中存在a、b、c三点,其中a点位于金属杆正上方,b、c等高。则下列说法正确的是 ( )
A. b、c两点的电势差
B. a点场强大小大于100 V/m
C. a点场强方向水平向右
D. a点的电势低于c点
9.如图,四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边a、b、c、d上。移去a处的绝缘棒,假定另外三根绝缘棒电荷分布不变。关于长方体几何中心 O 点处电场强度方向和电势的变化,下列说法正确的是 ( )
A.电场强度方向垂直指向a,电势减小
B.电场强度方向垂直指向c,电势减小
C.电场强度方向垂直指向a,电势增大
D.电场强度方向垂直指向c,电势增大
10.“场离子显微镜”的金属钨针尖处于球形真空玻璃泡的球心O,玻璃泡内壁有一层均匀导电膜;在钨针和导电膜间加上高电压后,玻璃泡上半部分的电场可视为位于O 点处点电荷形成的电场,如图所示。
a、b、c、d、O 为同一平面上的5个点,abc;是一段以O为圆心的圆弧,d 为 Ob 的中点。a、d两点场强大小分别为E。、 Ed,O、a、c、d四点电势分别为φ 、φ 、φ。、φd,则E E ,φ φ。,(φ -φa) 2(φ -φd)。(填“大于”“等于”或“小于”)
11.在电荷量为Q 的点电荷产生的电场中,将无限远处的电势规定为零时,距离该点电荷r处的电势为k 其中k为静电力常量;多个点电荷产生的电场中某点的电势,等于每个点电荷单独存在时该点的电势的代数和。电荷量分别为 Q 和Q 的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字的单位是伏特),则 ( )
12.沿空间某直线建立x轴,该直线上的静电场方向沿x轴,其电势φ 随位置x变化的图像如图所示,一电荷量为e、带负电的试探电荷,经过x 点时动能为1.5 eV,速度沿x轴正方向,若该电荷仅受电场力。则其将 ( )
A.不能通过x 点
B.在x 点两侧往复运动
C.能通过x 点
D.在x 点两侧往复运动
13.一球面均匀带有正电荷,球内的电场强度处处为零,如图所示,O为球心,A、B为直径上的两点,OA=OB,现垂直于AB 将球面均匀分为左右两部分,C为截面上的一点。移去左半球面,右半球面所带电荷仍均匀分布,则( )
A. O、C两点电势相等
B. A点的电场强度大于 B点
C.沿直线从A到B 电势先升高后降低
D.沿直线从A 到 B 电场强度逐渐增大
14.如图所示,两个等量异种点电荷分别位于M、N两点,P、Q 是MN 连线上的两点,且MP=QN。下列说法正确的是( )
A. P点电场强度比 Q 点电场强度大
B. P点电势与Q 点电势相等
C.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,P点电场强度大小也变为原来的2倍
D.若两点电荷的电荷量均变为原来的2 倍,P、Q两点间电势差不变
15.(多选)某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示,虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹,M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点,下列说法正确的是 ( )
A.粒子带负电荷
B. M点的电场强度比 N点的小
C.粒子在运动轨迹上存在动能最小的点
D.粒子在 M 点的电势能大于在 N 点的电势能
16.(多选)如图,在x轴上放置四个点电荷q 、q 、q 和q ,q 、q 位于A 点两侧,q 、q 位于B 点两侧。C 点在y轴上,且OA=OB=OC。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O 点为球心、以OC 为半径的球面上各点的电势均为零。下列说法正确的是 ( )
A. A、B两点电场强度的方向一定沿x轴正方向
B.若在O 点放一正点电荷,则A、B两点的电势一定升高
C.试探电荷q沿y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q沿y轴运动过程中,若静电力始终不做功,则C点的电场强度一定为零
17.(多选)如图,在一个固定的正点电荷产生的电场中,一个正试探电荷q两次以大小相等、方向不同的初速度从 P 点出发,分别抵达 M 点、N点,且q在 M、N点时的速度大小也相等,则下列说法正确的是( )
A. P点电势高于 M 点电势
B. M点电势高于 N点电势
C. q从 P 点运动到M 点一直做减速运动
D. M、N两点处的电场强度大小相等
18.(多选)在 O点处固定一个正点电荷,P点在O 点右上方。从P 点由静止释放一个带负电的小球,小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动,其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点,OP>OM,OM=ON,则小球 ( )
A.在运动过程中,电势能先增加后减少
B.在P 点的电势能大于在 N点的电势能
C.在M 点的机械能等于在 N点的机械能
D.从M点运动到 N点的过程中,电场力始终不做功
19.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 FM和 FN,相应的电势能分别为EpM和EpN,则 ( )
D.,
20.(多选)空间中有方向与纸面平行的匀强电场,其中纸面内 P、Q和 R 三点分别是等边三角形 abc三边的中点,如图所示。已知三角形的边长为2m,a、b和c三点的电势分别为1 V、2 V和3 V。下列说法正确的是 ( )
A.该电场的电场强度大小为1 V/m
B.电子在 R 点的电势能大于在 P 点的电势能
C.将一个电子从 P 点移动到Q 点,电场力做功为+0.5 eV
D.将一个电子从 P 点移动到R 点,电场力做功为+0.5eV
21.(多选)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4 eV
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
22.(多选)如图所示,正六棱柱上下底面的中心为O 和O',A、D两点分别固定等量异号的点电荷,下列说法正确的是( )
A. F'点与 C'点的电场强度大小相等
B. B'点与 E'点的电场强度方向相同
C. A'点与 F'点的电势差小于 O'点与 D'点的电势差
D.将试探电荷+q由 F 点沿直线移动到O 点,其电势能先增大后减小
23.(多选)如图,两对等量异号点电荷+q、-q(q>0)固定于正方形的4个顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点,O为内切圆的圆心,M为切点。则 ( )
A. L和N两点处的电场方向相互垂直
B. M点的电场方向平行于该点处的切线,方向向左
C.将一带正电的点电荷从M 点移动到O 点,电场力做正功
D.将一带正电的点电荷从 L 点移动到 N 点,电场力做功为零
24.在水平方向的匀强电场中,一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面(纸面)内运动。如图,若小球的初速度方向沿虚线,则其运动轨迹为直线;若小球的初速度方向垂直于虚线,则其从O 点出发运动到与O 点等高处的过程中 ( )
A.动能减小,电势能增大
B.动能增大,电势能增大
C.动能减小,电势能减小
D.动能增大,电势能减小
25.真空中有电荷量为+4q 和-q的两个点电荷,分别固定在x轴上-1和0处。设无限远处电势为0,x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是 ( )
26.(多选)如图所示,带电荷量为+q的小球被绝缘棒固定在 O 点,右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、带电荷量为+q的小滑块从斜面上A点由静止释放,滑到与小球等高的 B 点时加速度为零,滑到 C 点时速度为零。已知A、C间的距离为s,重力加速度大小为g,静电力常量为k,下列说法正确的是 ( )
A. O、B的距离
B. O、B 的距离
C.从A到 C,静电力对小滑块做功W=-mgs
D. A、C之间的电势差
27.(多选)如图,在匀强电场中有一虚线圆,ab和 cd 是圆的两条直径,其中ab 与电场方向的夹角为60°, ab=0.2m, cd与电场方向平行,a、b两点的电势差 则 ( )
A.电场强度的大小 E =200 V/m
B. b点的电势比 d点的低5 V
C.将电子从c点移到d点,电场力做正功
D.电子在a点的电势能大于在 c点的电势能
28.(多选)如图所示,垂直于水平桌面固定一根轻质绝缘细直杆,质量均为m、带同种电荷的绝缘小球甲和乙穿过直杆,两小球均可视为点电荷,带电荷量分别为 q 和 Q。在图示的坐标系中,小球乙静止在坐标原点,初始时刻小球甲从x=x 处由静止释放,开始向下运动,甲和乙两点电荷的电势能 (r为两点电荷之间的距离,k为静电力常量)。最大静摩擦力等于滑动摩擦力f,重力加速度为g。关于小球甲,下列说法正确的是 ( )
A.最低点的位置
B.速率达到最大值时的位置
C.最后停留位置x 的区间是
D.若在最低点能返回,则初始电势能
29.(多选)污水中的污泥絮体经处理后带负电,可利用电泳技术对其进行沉淀去污,基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极,金属圆盘置于容器底部,金属棒插入污水中,形成如图所示的电场分布,其中实线为电场线,虚线为等势面,M点和N点在同一电场线上,M点和 P 点在同一等势面上。下列说法正确的有 ( )
A. M点的电势比N点的低
B. N点的电场强度比 P 点的大
C.污泥絮体从M 点移到 N 点,电场力对其做正功
D.污泥絮体在 N点的电势能比其在 P 点的大
30.(多选)电子墨水是一种无光源显示技术,它利用电场调控带电颜料微粒的分布,使之在自然光的照射下呈现出不同颜色。透明面板下有一层胶囊,其中每个胶囊都是一个像素。如图所示,胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒。当胶囊下方的电极极性由负变正时,微粒在胶囊内迁移(每个微粒的电荷量保持不变),像素由黑色变成白色。下列说法正确的有 ( )
A.像素呈黑色时,黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B.像素呈白色时,黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C.像素由黑变白的过程中,电场力对白色微粒做正功
D.像素由白变黑的过程中,电场力对黑色微粒做负功
1C 等差等势面的疏密反映电场强弱,等差等势面越密集的地方电场强度越大,则c点为电场强度最大的点,故选C。
2AC 电荷守恒定律有两种表述,一、电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量不变;二、一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变,A正确。电场线与等势面垂直,且由电势高的等势面指向电势低的等势面,B错误。点电荷仅在电场力作用下从静止释放,电场力做正功,该点电荷的电势能将减小,C正确。点电荷仅在电场力作用下从静止释放,正点电荷将从高电势的地方向低电势的地方运动,负点电荷将从低电势的地方向高电势的地方运动,D错误。
3C电场线由正点电荷发出,且沿电场线方向电势降低,若φM>φN,则M点到电荷Q 的距离较近,选项 A 错误。点电荷周围的场强 若 ,则M 点到电荷Q 的距离较远,选项 B错误。若把带负电的试探电荷从M 点移到N点,电场力做正功,则电势能减小,即 又由于试探电荷带负电,则φM<φN,选项C 正确。若把带正电的试探电荷从M 点移到N点,电场力做负功,则电势能增加,即 又由于试探电荷带正电,则φM<φN,N点到点电荷Q的距离较近,再由 知 选项D 错误。
4CD 关键点拨 等差等势面的疏密表示电场强度的大小。
解题思路 由题图(a)知x轴上的电场强度为0,沿y轴和z轴的电场线如图所示,故C 正确;由沿电场线方向电势降低可知φp>φ >φM,故A错误;等差等势面较密集的地方电场强度较大,故P点的电场强度比M点的小,B错误;x轴上电场强度处处为0,所以沿x轴运动的带电粒子电势能不变,D正确。
5D 由图中等势面的分布得电场线的分布情况,
可知a点电场线密集,场强大,液滴所受电场力大,加速度大,故选项B、C错误;根据高压电源与两极的连接情况,可知电场线由a指向b,则a点的电势比b点的高,故选项A错误;电场力向右对液滴做正功,液滴电势能减小,故液滴在a点的电势能比在b点的电势能大,故选项 D正确。
6BC 根据电场强度的叠加以及对称性可知,M、N两点的场强大小相等,但是方向不同,A错误。因A、B在M、N两点产生的合电势相等,C在M、N两点产生的电势也相等,故M、N两点电势相等,B正确。使负电荷从M 运动到O,因A、B对负电荷的库仑力的合力从O 指向M,则对负电荷做负功,C对该负电荷的库仑力也做负功,则该负电荷的电势能增加,即负电荷在 M点的电势能比在 O 点时的小;同理可知负电荷在 N点的电势能比在O 点时的小,C正确,D错误。
7C 对带负电的点电荷受力分析,在E 点受到的静电力的合力方向指向O点,在O 点受到的静电力的合力为零,带负电的点电荷由静止释放,刚开始做加速度减小的加速运动,故A、B错误;根据EO 和OF 两段的对称性可以判断出在这两段运动所用的时间相等,故C正确;带负电的点电荷由 E到 F电场力先做正功后做负功,所以电势能先减小后增大,故D错误。
8B
9 A 三根棒在O 点产生的电场强度叠加情况如图所示,b、d两棒产生的电场强度等大反向,合电场强度为c棒产生的电场强度,应垂直指向a。电势是标量,长棒均带正电,有四根带电长棒时O点的电势一定大于有三根在时的电势,所以电势减小,A正确。
10 答案 小于 等于 小于
解题思路 电场线越密,电场强度越大,由题图可知E。11 B 图形剖析
解题思路 电荷量为Q 的点电荷附近的等势线的电势为正,则Q >0,越靠近电荷量为Q 的点电荷的等势线电势越低,则Q <0。电势为零的点到电荷量为Q 、Q 两点电荷的距离分别为2L和L,则 得到 故 B 选项正确。
12 B 带负电的试探电荷在x 处动能为1.5 eV,且试探电荷速度沿x轴正方向,由沿电场强度的方向电势降低可知在x 处试探电荷受到沿x轴正方向的静电力,向x轴正方向做加速运动,在x 处速度最大,之后试探电荷运动到x 右侧,做减速运动,运动到电势为-0.5V处减速到零,开始向x轴负方向运动,反向回到x 处动能仍为1.5eV,继续向左运动,在电势为-0.5V 处减速到零又反向,不会运动到x 、x 处,即试探电荷在x 点两侧往复运动,B正确,A、C、D错误。
13 A
14C 由等量异种点电荷的电场线分布特点知,P、Q两点电场强度大小相等,A错误;由沿电场线方向电势越来越低知,P点电势高于 Q 点电势,B错误;由电场叠加得 P 点电场强度 若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,则P点电场强度大小也变为原来的2倍,同理Q点电场强度大小也变为原来的2倍,则P、Q间的电场强度变大,由U=Ed定性分析可知 P、Q 两点间电势差变大,C正确,D错误。
知识归纳(1)在等量异种点电荷的电场中,关于两点电荷连线对称的两点电势相等、电场强度大小相等,但方向不一定相同。
(2)等量异种点电荷连线的中垂线是等势线,且电势为零,中垂线上关于连线中点对称的两点电场强度相等,中垂线上各点的电场强度方向都相同,且与两点电荷连线平行。
15 BCD 根据电场线与等势面垂直,且由电势高的等势面指向电势低的等势面可知,M点的电场线方向如图所示,由曲线运动中物体所受合力指向轨迹内侧知,粒子所受静电力方向与电场强度方向相同,故粒子带正电荷,A错误;
等差等势面中,等势面越密,电场强度越大,故M 点的电场强度小于 N点的电场强度,B正确;只在静电力作用下运动,粒子的动能和电势能之和不变,粒子在运动轨迹上存在电势能最大的点,故粒子在运动轨迹上存在动能最小的点,C正确;由 ,且φM>φN,q>0可知,粒子在M 点的电势能大于在N点的电势能,D正确。
16 BD 以O点为球心、以OC为半径的球面为等势面,由电场强度和等势面的关系可知,C点电场强度的方向应与y轴重合,A、B两点电场强度的方向应与x轴重合。由于无法判断各个电荷的电性,故A、B两点电场强度的方向无法判断,A错误。取无穷远处为零电势点,则正点电荷周围的电势为正值,若在 O 点放一正点电荷,则A、B两点的电势一定升高,B正确。试探电荷q沿y轴运动过程中,若静电力始终不做功,则y轴为等势线,试探电荷受到的静电力不一定为零,有可能是静电力方向与运动方向垂直,故C错误。根据以O点为球心、以OC为半径的球面为等势面,可知C点的电场强度方向应与y轴重合,再根据y轴为等势线,可知C点的电场强度方向应与y轴垂直,同一点电场强度的方向是唯一的,故C点的电场强度一定为零,D正确。17 AD 由题意知,试探电荷带正电,两个运动过程中试探电荷仅受电场力且动能的变化量相等,即电场力做的功相等,由W=qU可知P、M两点的电势差和 P、N 两点的电势差相等,故M、N两点的电势相等,B错误;由题图可知,正试探电荷q从P点运动到N点的轨迹向右弯曲,则可以判断出q在 P 点受到的电场力方向向右,又根据正试探电荷q从P点运动到M点的轨迹为直线可判断出q从P点到M点,其所受的电场力沿PM方向,所以q从P点到M 点一直做加速运动,电场力一直做正功,P点电势高于 M 点电势,A 正确,C错误;由于M、N两点的电势相等,则M、N两点在同一等势面上,又根据点电荷产生的电场中,等势面是一系列的同心球面,可知M、N两点到固定的正点电荷的距离相等,由点电荷的场强公式 可知,M、N两点处的电场强度大小相等,D正确。
18BC 在运动过程中,小球离该点电荷的距离先减小后增大,则电场力先做正功后做负功,电势能先减少后增加,A错误;小球由 P到M 的过程中,电场力做正功,电势能减小,小球在 P点的电势能大于在 M 点的电势能,由于 OM=ON,则小球在 M 点的电势能等于在N点的电势能,所以小球在P点的电势能大于在N点的电势能,B正确;由于小球在M点的电势能等于在 N点的电势能,根据能量守恒可知小球在 M 点的机械能等于在 N点的机械能,C正确;从M点运动到N点的过程中,电场力先做正功后做负功,总功为零,D错误。
19 A 根据电场线和等势线互相垂直的特点可以大致确定电场线,如图。
根据等差等势面越密集处电场强度越大,所以 电荷在电场中所受的电场力 F=Eq,可知对于同一个正试探电荷有 FMφN,电荷在电场中的电势能. 可知 EpN,A 正确,C错误。
一题多解在等差等势面分布图中,等势面越密集处电场强度越大,故由图可知 ,进而由F=qE 可知试探电荷所受电场力 由于场源电荷带负电,离场源电荷越近处电势越低,由正试探电荷在电势高的地方电势能大,可知 选项A 正确。
20AD
21 BD 由于b、e两点在同一等势面上,所以正电荷从b点运动到e点,电场力不做功,故选项A 错误;电子从a点运动到 d 点,电场力做功 7 V)=4eV,故选项B正确;电场线与等势面垂直,并且沿电场线方向电势降低,所以b点电场强度垂直于该点所在答协面,方向向左,故选项C错误;等差等势面密的地方电度较大,a、b、c、d四个点中,b点处等差等势面最密,其电场强度大小最大,故选项 D 正确。
22 ACD E'点和 C'点关于平面ADD'A'对称,根据等量异号点电荷电场分布的对称性可知 F'点和 E'点关于AD 连线的中垂面对称,则 故 ,A 正确;B'点电场强度方向沿平面AB'C'D偏向下,E'点电场强度方向沿平面AF'E'D偏向上,故B 错误;A、D连线的中垂面上电势为0,F'点电势为正,可知 C 正确;由F点沿直线到O点,电势先增大后减小,所以将试探电荷+q由F 点沿直线移动到O 点,其电势能先增大后减小,D正确。
23AB 审题指导 点电荷的电场强度公式为 合成遵循矢量的平行四边形定则,一般选无穷远处的电势为零。
解题思路 如图1所示,设正方形四个顶点分别为A、B、C、D,两个负点电荷在L点产生的合场强沿L→D方向,两个正点电荷在L点产生的场强的矢量和也沿L→D 方向,故E,方向沿 L→D;如图2所示,两个正点电荷在N点产生的合场强沿N→A方向,两个负点电荷在 N 点产生的合场强也沿 N→A 方向,故EN方向沿N→A,则EL⊥EN,A 正确。
如图3所示,C、D两点处的点电荷在 M 点产生的合场强沿MD 向左,A、B两点处的点电荷在M 点产生的合场强沿 MC向右,由 可以看出,向左的合场强大于向右的合场强,故EM方向沿MD 向左,B正确。
如图4所示,由对称性可得,CD边的中垂线MM'为等势面,故从M 点向 O 点移动点电荷时,电场力做功为零,C错误。由以上判断可知,LO 上各点的场强方向均由 O 指向 L点,NO 上各点的场强方向均由 N 指向 O 点,沿电场线方向电势越来越低,故 从L点向 N点移动正电荷时,电场力做功 故 D 错误。
24.D。
25 D 关键点拨 φ-x图像斜率的绝对值表示电场强度的大小,沿电场线方向电势逐渐降低。
解题思路 电荷量为+4q 的点电荷在电荷量为-q的点电荷的左侧,由点电荷电场的叠加可知在x轴正半轴上,电场强度为零的位置满足 得x=1,由φ-x图像的斜率的绝对值表示电场强度的大小可知,φ-x图像在x=1处的斜率为零;由两点电荷电场的叠加可知,在01范围内电场强度的方向向右,根据沿电场线方向电势逐渐降低可知,D正确。
小题巧解 因x=0处固定一负点电荷,则靠近x=0处3的电势为负值,排除A、C;因正点电荷的带电荷量大于负点电荷的带电荷量,则较远处电势为正,排除B,选D。
26 AD 关键点拨 理解“滑到与小球等高的B点时加速度为零,滑到 C点时速度为零”分别对应在B 点时合力为零,在AC过程中可利用动能定理解决问题。
解题思路 在B点时,对小滑块受力分析如图所示
此时小滑块合力为零
则
联立解得
故A 正确,B错误;
从A到C的过程中,由动能定理可得
则
又
故
C错误,D 正确。
27 AD 根据 可得电场强度的大小E= A 正确;沿电场线方向电势逐渐降低,故b点电势比d点电势高,且 ,B错误;将电子从c点移到d点,电子所受的电场力方向水平向左,与位移方向相反,可知电场力做负功,C错误;沿电场线方向电势逐渐降低,故a点的电势低于c点电势,电子带负电,由Ep=qφ可知,电子在a点的电势能大于在c点的电势能,D正确。
28 BD 由题意得,两小球带同种电荷,在小球甲运动到最低点的过程中,根据能量守恒,可得 解得 故 A 选项错误;当小球甲速率最大时,受力平衡,有 解得 选项正确;最后小球甲停留的位置,最上端在小球甲第1次向下运动过程的平衡位置,最下端在重力和最大静摩擦力的和等于电场力的位置(点拨:两种临界情况为小球在最大静摩擦力、重力、电场力作用力受力平衡), 解得 故C选项错误;若小球甲在最低点能返回,则 解得 将A 选项的x代入该式得 则 故D选项正确。
29AC 沿电场线方向电势逐渐降低,故M 点的电势比N点的低,A正确;电场线的疏密程度反映电场强度大小,电场线越密电场强度越大,故N点的电场强度比 P点的小,B错误;污泥絮体带负电,受到的电场力方向与电场强度方向相反,若将其从M 点移到N点,电场力做正功,C正确;N点电势高于P点电势,又污泥絮体带负电,根据电势能 可知,污泥絮体在N点的电势能比在 P 点的小,D错误。
30 AC 像素呈黑色时,胶囊下方的电极带负电,像素胶囊内电场方向向下,所以黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势,A正确;像素呈白色时,胶囊下方的电极带正电,像素胶囊内电场方向向上,所以黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势,B错误;像素由黑变白的过程中,白色微粒受到的电场力方向向上,位移方向向上,电场力对白色微粒做正功,C正确;像素由白变黑的过程中,黑色微粒受到的电场力方向向上,位移方向向上,电场力对黑色微粒做正功,D错误。故选A、C。