题目内容

4.如图所示,虚线a、b、c代表电场中一簇等势线,相邻等势面之间的电势差相等,实线为一带电质点(重力不计)仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知(  )
A.a、b、c三个等势面中,a的电势最高
B.电场中Q点处的电场强度大小比P点处大
C.该带电质点在P点处受到的电场力比在Q点处大
D.该带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大

分析 由于质点只受电场力作用,根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向上方,由于不知道质点带正电还是带负电,因此无法确定电场的方向,无法判断电势的高低.电场线和等势线垂直,且等势线密的地方电场线密,电场强度大.从P到Q过程中电场力做正功,电势能降低,动能增大.

解答 解:A、电荷所受电场力指向轨迹内侧,由于不知道质点带正电还是带负电,因此无法确定电场的方向,无法判断电势的高低,故A错误.
B、C、等势线密的地方电场线密场强大,故P点位置电场强,电场力也大,故B错误,C正确.
D、从P到Q过程中运动的方向与电场力的方向之间的夹角是锐角,所以电场力做正功,电势能降低,所以带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大,故D正确.
故选:CD

点评 解决这类带电粒子在电场中运动的思路是:根据运动轨迹判断出所受电场力方向,然后进一步判断电势、电场强度、动能等物理量的变化.

练习册系列答案
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14.太阳能是一种清洁、“绿色”能源,在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件.某实验小组决定探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的伏安特性.所用的器材包括:太阳能电池,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干.
(1)为了达到上述目的,请将图1连成一个完整的实验电路图.
(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图2的I-U图象.由图可知,当电压为2.80V时,太阳能电池的电阻约为1×103Ω.(保留一位有效数字)

(3)该实验小组在另一实验中用一强光照射太阳能电池,使该太阳能电池获得电能,为了测出该电池此时的电动势和内阻,该小组同学决定先用欧姆表进行粗测,再设计合理的电路图.你认为该小组同学的做法合理吗?为什么?不能,因为多用电表的欧姆挡自带电源,使用时必须与外电路断开,因此不能测电源内阻.
(4)该实验小组设计了如图3所示的电路图,调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的U-I曲线a,再减小实验中光的强度,用一弱光重复实验,测得U-I曲线b,见图4.当滑动变阻器的电阻为某值时,若曲线a的路端电压为1.5V.则滑动变阻器的测量电阻为7.1×103Ω,
曲线b外电路消耗的电功率为6.8×10-5W(计算结果保留两位有效数字).

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