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精例2(2021年绥化名校期末)如图所示,在匀强电场中,A、B、C、D、E、F位于边长L=4cm的正六边形的顶点上,匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面.已知A、B、C、D的电势分别为-4V、0V、8V、12V.则下列说法正确的是()A.F点的电势φF=-4VB.D、F间的电势差UDF=0VC.该匀强电场的电场线垂直于CF连线,且指向AD.该匀强电场的场强大小E=200V/m【答案】D【解析】连接AD、BF、CE,AD与BF、CE的交点分别为M、N,设六边形的中心点为O,如图所示.由图可知,AD与BF、CE都垂直,由六边形的特点可知,AM=MO=ON=ND,由题意可知UDA=φD-φA=12V-(-4V)=16V,则有φM=0V,φO=4V,φN=8V,由题意可知φB=φM,φC=φN,则BF和CE是等势线,则有φF=φB=0,A错误;D、F间的电势差为UDF=φD-φF=12V-0=12V,B错误;变式2在某匀强电场中有M、N、P三点.在△MNP中,∠M=30°、∠P=90°,直角边NP的长度为4cm.电场方向与三角形所在平面平行.已知M点、N点和P点的电势分别为3V、15V和12V.则电场强度的大小为()A.150V/mB.75V/mC.2253V/mD.753V/m【答案】A1.在匀强电场中,沿任意一个方向,电势降低都是均匀的,故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等,如图甲,AB=BC,则UAB=UBC.2.在匀强电场中,相互平行且相等的线段两点间的电势差相等.如图乙,AB∥CD,则UAB=UCD.3.确定电场方向的方法:先由等分法确定电势相等的点,画出等势面(线),然后根据电场线与等势面(线)垂直画出电场线,且电场线的方向由电势高的等势面(线)指向电势低的等势面(线).核心素养微专题闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象(一般发生在积雨云中).通常是暴风云(积雨云)产生电荷,底层为负电,顶层为正电,而且还在地面产生正电荷,如影随形地跟着云移动.正电荷和负电荷彼此相吸,但空气却不是良好的导体.正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有负电的云层相遇.负电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面.最后正负电荷终于克服空气的阻碍而连接上.巨大的电流沿着一条传导通道从地面直向云层涌去,产生出一道明亮夺目的闪光.一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为100米),但最长可达数千米.闪电的温度,从摄氏一万七千度至二万八千度不等,也就是等于太阳表面温度的3~5倍.闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀.空气移动迅速,因此形成波浪并发出声音.【专练】正常情况下空气是不导电的,但是如果空气中的电场很强,空气也可以被击穿,空气被击穿时会看到电火花或闪电.若观察到某次闪电的火花长约100m,且已知空气的击穿电场强度为3×106V/m,那么发生此次闪电的电势差约为()A.3×108V B.3×106VC.3×104V D.3×10-5V【答案】A【解析】将空气中的电场视为匀强电场,由U=Ed,可得U=3×108V,A正确.课堂小练|素养达成【答案】B2.如图所示为某匀强电场的等势面分布图,每两个相邻等势面相距2cm,则电场强度E的大小和方向分别为()A.E=100V/m,竖直向下 B.E=100V/m,竖直向上C.E=100V/m,水平向左 D.E=200V/m,水平向右【答案】C3.(多选)如图所示,平面内有一菱形abcd,O点为其两对角线的交点.空间存在一未知的静电场,方向与菱形所在平面平行,有一电子,若从a点运动至d点,电势能就会增加ΔE,若从d点运动至c点,电势能就会减少ΔE,那么此空间存在的静电场可能是()A.方向垂直于ac,并由b指向d的匀强电场B.方向垂直于bd,并由c指向a的匀强电场C.位于O点的正点电荷形成的电场D.位于b点的负点电荷形成的电场【答案】AC【解析】电子从a点运动至d点,电势能增加ΔE,从d点运动至c点,电势能减少ΔE,可断定a点和c点电势相等,若是匀强电场,则ac连线即为等势线,电场线与等势线垂直.又因为移动的是电子,带负电,沿电场线方向,负电荷电势能增加,故电场线的方向是由b指向d.如果该电场是位于O点的正点电荷形成的电场,画出电场线和等势面就会发现,a、c在同一等势面上,而且离正点电荷越远,电子的电势能越大,故A、C正确.4.如图所示,在匀强电场中,一电荷量为q=5.0×10-10C的正电荷,由a点移到b点和由a点移到c点,电场力做的功都是3.0×10-8
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