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热点8 电场中力和能的性质
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1.(2019·福建莆田模拟)如图所示,边长为a的正方体的顶点A处有一电荷量为-Q的点电荷,其他7个顶点各有一电荷量为+Q的点电荷,体心O处有一个电荷量为-q的点电荷,静电力常量为k,则点电荷-q受到的电场力大小为( )
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A. B.
C. D.
A 解析 由对称性可知,点电荷-q所受的电场力等于与-Q在同一对角线上的+Q对点电荷电场力的矢量和,其它电荷对点电荷的作用力的和为零,则点电荷受电场力大小为F=2k=,故选项A正确.
2.(2019·贵州贵阳五月模拟)如图所示,为某静电除尘装置的原理图,废气先经过机械过滤装置再进入静电除尘区.图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹,A、B两点是轨迹与电场线的交点.若不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化,则下列说法正确的是( )
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A.A点电势高于B点电势
B.尘埃在A点加速度大于在B点的加速度
C.尘埃在迁移过程中做匀变速运动
D.尘埃在迁移过程中电势能始终在增大
B 解析 沿电场线方向电势降低,由题图可知,B点的电势高于A点电势,选项A错误;由题图可知,A点电场线比B点密集,因此A点的场强大于B点场强,故A点的电场力大于B点的电场力,则A点的加速度大于B点的加速度,选项B正确;放电极与集尘极间建立非匀强电场,尘埃所受的电场力是变化的,故粒子不可能做匀变速运动,选项C错误;由题图可知,开始速度方向与电场力方向夹角为钝角,电场力做负功,电势能增大,后来变为锐角,电场力做正功,电势能减小,对于全过程而言,根据电势的变化可知,电势能减小,选项D错误.
3.(2019·陕西宝鸡模拟)(多选)如图所示,有四个等量异种电荷,放在正方形的四个顶点处,a、b、c、d为正方形四个边的中点,O为正方形的中心,e、f为正方形外接圆与bd中垂线的两个交点.取无限远处的电势为零,下列说法正确的是( )
A.a、b、c、d电场强度和电势都相同
B.O点的电场强度和电势均为零
C.将一带正电的试探电荷从e点沿直线移动到f点过程中电势能不变
D.过e点垂直于纸面的直线上,各点的电场强度为零,电势为零
BC 解析 把其中相邻的两个正负电荷看成一组,另外两个正负电荷看成一组,中垂线就是一条零势线,a、b、c、d、O点的电势为零,根据对称性可知,a、b、c、d电场强度大小相等,方向不同,O点的电场强度为零,选项A错误,B正确;ef是一条等势线,沿ef移动电荷,电荷的电势能不变,选项C正确;过e点垂直于纸面的直线上,各点的电场强度不为零,电势为零,选项D错误.
4.(2019·北京景山中学期末)(多选)如图所示是某空间部分电场线分布图,在电场中取一点O,以O为圆心的圆周上有M、Q、N三个点,连线MON与直电场线重合,连线OQ垂直于MON.下列说法正确的是( )
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A.M点的场强大于N点的场强
B.O点的电势等于Q点的电势
C.将一负点电荷由M点移到Q点,电荷的电势能增加
D.一正点电荷只受电场力作用能从Q点沿圆周运动至N点
AC 解析 电场线的疏密表示场强的强弱,故M点的场强大于N点的场强,选项A正确;根据电场线与等势线垂直的特点,在O点所在电场线上找到Q点的等势点,根据沿电场线方向电势降低可知,O点的电势比Q点的电势高,选项B错误;将一负点电荷由M点移到Q点,电场力做负功,电势能增加,选项C正确;一正点电荷只受电场力作用不可能沿圆周运动,选项D错误.