前图像
给出电场的Ex图后,从图上可确定电场强度的变化。E>0表示场强为正方向,E<0表示场强为负方向。图的面积代表电位差。若取x=0为电位零点,则可由图的面积分析各点电位。通过综合分析粒子的运动情况,可进一步确定粒子的电性质、电场力所作的功、粒子动能的变化、电位的变化等。
2、如图A所示,一质量为m=0.1kg,带电量为q=0.01C的物体放在水平地面上,物体与地面的动摩擦系数为μ=0.4,地面上有一个指向左方的水平电场,物体由静止开始向左运动,电场强度E随物体位移x变化的图像如图B所示。已知g=10m/s2,求:
(1)物体在运动过程中的最大加速度;
(2) 物体速度达到最大值时距起点的距离。
分析:(1)刚开始时,物体的加速度最大,根据牛顿第二定律,qE-μmg=ma
解为:a=6m/s2,方向水平向左。
(2)从图中可以看出,电场强度随位移而变化,所以物体受到的电场力随位移而变化。当电场力等于摩擦力时,加速度为0,速度最大,则qE = μmg,E = 40 N/C
从题中的图中,我们可以得到E和x之间的函数关系:E = 100-25x
解为 x = 2.4 m。
答案:(1)6 m/s2,水平向左(2)2.4 m
3、在平面直角坐标系x轴上关于原点O对称的P、Q点上放置等量的点电荷后,x轴上各点的电场强度E随坐标x变化的曲线如图所示,规定 沿x轴的正方向为场强的正方向。 这两个点电荷所激发的电场的描述正确的是( )
A.当一个正测试电荷沿x轴从P点移动到Q点时,电场力总是做正功。
B. x轴上P点到Q点的电位先增大后减小
C.若将一个正测试电荷从两点电荷连线垂直平分线的一侧移到对称点的另一侧,则电场力必须先做正功,再做负功。
D.如果将一个正测试电荷从两个点电荷连线垂直平分线的一侧移到对称点的另一侧,它所受到的电场力可能先减小然后增大。
解答:选项D。由于正测试电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相同,所以,当一个正测试电荷沿x轴从P点移动到Q点时,电场力先做正功,后做负功。选项A错误;由x轴上各点电场强度E随坐标x变化的曲线可知,对于相等的正点电荷,x轴上从P点到Q点的电势是先减小后增大的。选项B错误;画出两个相等的点,通过测量正点电荷的电场线可知电场强度方向,若将一个正测试电荷从两点电荷连线垂直平分线的一侧移动到另一侧的对称点时,电场力肯定先做负功,后做正功。由于两个相等正点电荷连线中点处的电场强度为零,若将一个正测试电荷从两点电荷连线垂直平分线的一侧移到另一侧,在移到该对称点的过程中所受到的电场力可能先减小后增大。选项D正确。
4、空间中存在沿x轴方向的静电场,电场强度E与x的关系如图所示,图像关于坐标系原点对称,A、B是相对于原点关于x轴对称的两点,下列说法错误的是( )
A.电子在A、B两点的势能相等
B.电子在A、B两点的加速度方向相反
C.电子在A点静止释放后的轨迹可能是一条曲线
D.如果无穷远处的电势为零,则O点的电势也为零。
【答案】CD
【分析】
电子所受力的方向和电场线方向相反,当电子从A点运动到B点时,电场力先做正功,经过O点后再做负功,电场是对称的,所以正负功的量相等,即电场力从A到B所作的功总和为零,所以A、B两点电位相等,电子在A、B两点的势能相等,所以A正确;从图中我们可以看出A、B两点电场方向相反,电子在A、B两点的电场力方向相反、大小相等,所以加速度方向相反、大小相等,所以B正确;电子从A点释放出来时,一直受到沿x轴方向的力作用,也就是力的方向和运动方向相同,电子只能做直线运动,所以C错误;若一个正电荷沿x轴从O点移动到无穷远处电场强度方向,由于电场力一直在做功,所以O点与无穷远处的电势不相等,O点电势不为零,所以D错误;本题答案错误,故选CD。
【强调】
这道题首先要看懂图形,场强的正负值反映场强的方向,大小反映电场的强弱。然后分析电场力所作的功,分析的时候要把握对称性。
5.真空中,两个电性质相同的点电荷Q1、Q2分别固定在x轴上的x=0和x=8处,图中给出了连线上电场强度E随x变化的图形(+x方向为场强正方向)网校头条,其中x=6处E=0。一个正的试验电荷在x=2处静止释放(忽略引力,无穷远处电势取为零),则( )
A. Q1 和 Q2 都带负电
B.Q1和Q2的电荷比为9:1
C. x=6 处的电势为 0
D.当测试电荷沿x轴正方向移动时,势能减小
7、图中x轴上静电场的场强E与x的关系如图所示,x轴正方向为场强的正方向,一个带正电的点电荷沿x轴运动,则该点电荷()
A. x2 和 x4 处的电势能相等。
B. 从 x1 移动到 x3 时,电势能增加
C.从x1移动到x4的过程中,电场力先增大后减小
D. 从x1移动到x4的过程中,速度先增大后减小
8、x轴上各点电场强度的方向沿x轴方向,定义沿x轴正方向场强为正,若场强E随位移坐标x变化如图所示,点x1与点x3之间的垂直方向坐标相同,图形关于O点对称,则()
A.O点电位最低
B.点-x2处的电势最高
C.如果电子从点-x2移动到点x2,则此过程中电场对电子所做的总功为零。
D.如果电子从点x1移动到点x3,则在此过程中电场对电子所做的总功为零。
9、空间中存在一个沿x轴对称分布的电场,图中电场强度E随x变化的图形,下列说法正确的是( )
A.点x2处的电位最高
B. O点的电位高于x2点的电位
C. 正点电荷在点x1处的势能等于其在点x3处的势能
D. 负点电荷在点 x1 处的势能等于其在点 -x1 处的势能
【答案】BD
【分析】
Ex图形的面积代表电位差。以O点为参考点,横轴上方面积在+x方向增大,所以电位减小;横轴下方面积在-x方向增大,所以电位减小。因此,O点电位为横轴上最大值。
AB.点O处的电位最高,所以A错误,B正确。
C.点x1处的电位大于点x3处的电位,所以正点电荷在点x1处的电位能大于其在点x3处的电位能。C错误。
D.点x1和点-x1到点O所成像所围成的面积相等,可知点x1和点-x1处的电位相等,所以负点电荷在点x1处的电位能等于在点-x1处的电位能。点D的电位能是正确的。
【答案】A
【分析】
A,B,对于两个相等负点电荷的电场,根据场强叠加可知,两电荷中点处的场强为零,从0到无穷大的过程中,场强先增大后减小,而且直线AB两边的电场是对称的,所以A正确,B错误。
C、D,在两个相等负点电荷连线的垂直平分线上,从连线中点到无穷远都逆着电场线,所以电势逐渐增大,所以C、D都是错误的。
因此选择A。
【强调】
本题的关键是熟悉同符号等电荷及不同种类电荷之间的电场条件,并能结合电场线、等势面分析电位的变化及条件。
15、在电场中沿直线电场线方向设x轴,图中所示为x轴方向电场线上各点电场强度E的变化规律。x轴上分别有坐标点O、x1、x2、x3。点O、A、B、C相互对应,且相邻两点间距离相等。一带正电的粒子在O点附近从静止释放,仅考虑电场力,它移动到A点时的动能为Ek。则( )
A.从O点到C点,电位减小
B.质点先做变加速度运动,然后做匀速减速运动
C.当粒子移动到C点时,它的动能大于1.5Ek
D.粒子在OA段的势能的减少量小于粒子在AB段的势能的减少量