【知识点详解】
1. 验电器的工作原理:验电器是用来检验物体是否带电以及电荷性质的工具。当一个带电体接触不带电的验电器金属球时,电荷会转移,使得金属箔片张开。如果验电器的金属箔片张开,表明它已经带上了电荷。在本题中,丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,所以当它接触验电器时,会将正电荷转移到验电器上,导致金属箔片带正电荷,选项C正确。
2. 点电荷的概念:点电荷是一种理想化的模型,指的是当两个带电体的形状、大小对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时,可以将它们视为具有集中电荷的点。因此,选项B正确,而A和C错误,因为体积大并不一定不能视为点电荷,D则错误,点电荷不一定是电荷量和体积都很小的带电体。
3. 库仑定律的应用:根据库仑定律,两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。若甲的电荷量变为原来的2倍,乙的电荷量变为原来的1/2,两者间的距离变为2r,静电力变为原来的1/4。因此,正确答案为A。
4. 电场力的合成:在等边三角形ABC中,如果a和c带正电,b带负电,且a的电荷量小于b,那么c受到的电场力来自a和b的合力会指向b。根据电场力的方向,F3表示了b对c的引力方向,因此,正确答案为A。
5. 电场强度的定义:电场强度是电场中某点的性质,与检验电荷无关。所以无论放入的电荷是正还是负,其大小都是E,但方向与电荷的性质有关。因此,正电荷和负电荷在同一点感受到的电场强度大小相同,方向相反,选项A正确。
6. 电场线的分布:负电荷从A点沿电场线运动到B点,其速度随时间的变化图像显示速度先增加后减小,表明电场线的强度先增大后减小。这通常发生在电场线逐渐变稀疏的区域,即从高电势能区域向低电势能区域移动。因此,D选项符合这种变化趋势。
7. 电荷在电场中的运动:带正电的小球仅受电场力作用,其运动取决于电场线的分布。它可能沿电场线运动,也可能不沿电场线运动,但其电势能总是从高电势能处向低电势能处减少,故选项C正确。
8. 电势的计算:在匀强电场中,若电场线与正方形所在平面平行,可以通过电势差计算电势。由于电势沿着电场线方向降低,D点的电势UD应该介于A和B之间,故D点的电势UD为2V,选择C。
9. 带电粒子在电场中的运动:无初速度释放的带正电粒子在只有电场力作用的情况下,加速度和电场强度成正比。若粒子的加速度一直增大,说明电场强度在增加,因此D选项正确。
10. 电势能与电势:电场力做正功时,电势能减少;反之,电势能增加。电场中某点的电势等于单位正电荷从该点移到无穷远处电势能的减少。所以,当带电量为-q的检验电荷从无穷远移到电场中的A点,电场力做功为W,电势能减少了-W,A点的电势为- qW,选择D。
11. 电场中的基本物理量:电场强度E、电势差U和电势φ都是由电场本身决定的,与检验电荷无关。因此,选项B正确。
12. 同种电荷的小球平衡问题:两带同种电荷的小球悬挂在绝缘线上,因静电力而使两悬线张开,若夹角相等,说明两球受到的电场力与重力平衡。若仅考虑静电力,电荷量与质量的比例关系决定了张角,而非电荷量或质量的绝对值。因此,选项C正确。
13. 金属导体的静电感应:当带正电的小球C靠近导体A时,A和B上的金属箔片会因静电感应而张开。如果先分开A和B,再移去C,由于静电感应产生的电荷分布不会立即消失,金属箔片仍会张开。选项B正确。
这些知识点涵盖了电荷的性质、点电荷的概念、库仑定律的应用、电场力的合成与分解、电场强度、电势、电势能、电荷在电场中的运动、电势能与电势的关系、静电感应等内容,这些都是高中物理中的核心概念。