题目内容

3.在真空中某区域有一电场,电场中有一点O,经过O点的一条直线上有P、M、N三点,到O点距离分别为r0、r1、r2,直线上各点的电势φ分布如图所示,r表示该直线上某点到O点的距离,下列说法中正确的是(  )
A.O、P两点间各点电势相同,沿OP方向场强一定为零
B.M点的电势低于N点的电势
C.M点的电场强度小于N点的电场强度
D.正电荷沿直线从M点移动N点的过程中,电场力做负功

分析 根据直线上各点的电势φ分布图直接判断M点和N点电势高低.图象斜率大小等于场强.沿电场线方向电势逐渐降低.根据电场力方向和运动方向关系判断电场力做功情况.

解答 解:A、O、P两点间各点电势相同沿OP方向场强一定为零,故A正确;
B、由图象可知,M点的电势高于N点的电势,故B错误;
C、电势变化越快的地方场强越大,根据图线斜率可以得出,M点的电场强度大于N点的电场强度,故C错误;
D、正电荷沿直线从M点移到N点的过程中电势降低,电势能减小,电场力做正功,故D错误;
故选:A

点评 解决该题要掌握根据电势高低判断电场方向,根据电场力和速度方向判断做功情况.本题也根据场强公式E=$\frac{U}{d}$分析得出图象斜率大小等于场强,判断场强的关系.

练习册系列答案
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12.用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.

①下列列举了该实验的n个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步聚,将其选项对应的字母填在下面的空行内,并说明其原因.
答:步骤B是错误的.应该接到电源的交流输出端.步骤D是错误的,应该先接通电源,待打点稳定后再释放纸带.步骤C不必要,因为根据测量原理,重锤的动能和势能中都包含了质量m,可以约去.
②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.如图2所示.根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为s 0,点A、C间的距离为s 1,点C、E间的距离为s 2,使用交流电的频率为f,则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为:a=$\frac{({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}$.
③在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落过程存在着阻力的作用,可以通过该实验装置测定该阻力的大小.若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g,还需要测量的物理量是重锤的质量m.试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F=$m[g-\frac{({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}]$.

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