高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6章 靜電場(chǎng) 第2講 電場(chǎng)能的性質(zhì)課時(shí)作業(yè) 新人教版.doc

電場(chǎng)能的性質(zhì)一、選擇題(16題為單選題，710題為多選題)1(2014江蘇物理)如圖所示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸垂直于環(huán)面且過圓心o。下列關(guān)于x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的說法中正確的是()ao點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)最低bo點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)最高c從o點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)升高d從o點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電勢(shì)降低答案：b解析：考查帶電圓環(huán)周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的變化關(guān)系。確題的關(guān)鍵是要應(yīng)用電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性和電勢(shì)變化與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行分析。將圓環(huán)看作是由許許多多的點(diǎn)電荷組成，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的合成可知，o點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零，圓環(huán)帶正電荷，根據(jù)正電荷周圍電勢(shì)變化關(guān)系，再結(jié)合對(duì)稱性可知，o點(diǎn)電勢(shì)最高，故選項(xiàng)a錯(cuò)誤，b正確；從o點(diǎn)沿x軸正方向，一定有一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度最大的位置，故電場(chǎng)強(qiáng)度先大后小，電勢(shì)一直降低，選項(xiàng)c、d均錯(cuò)誤。把非點(diǎn)電荷無限分割，變成能夠應(yīng)用點(diǎn)電荷規(guī)律來分析的題目是電場(chǎng)中經(jīng)常采用的一種方法。2.如圖所示，高速運(yùn)動(dòng)的粒子被位于o點(diǎn)的重原子核散射，實(shí)線表示粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，m、n和q為軌跡上的三點(diǎn)，n點(diǎn)離核最近，q點(diǎn)比m點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，則()a粒子在m點(diǎn)的速率比在q點(diǎn)的大b三點(diǎn)中，粒子在n點(diǎn)的電勢(shì)能最大c在重核產(chǎn)生的電場(chǎng)中，m點(diǎn)的電勢(shì)比q點(diǎn)的低d粒子從m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到q點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)它做的總功為負(fù)功答案：b解析：由題圖粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子受重原子核的斥力作用而運(yùn)動(dòng)，故重核帶正電，周圍電勢(shì)為正；因q點(diǎn)比m點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，故粒子從m到q，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增大，速度增大，a、d均錯(cuò)；n點(diǎn)離核最近，電勢(shì)能最大，b對(duì)；沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)降低，故m點(diǎn)比q點(diǎn)電勢(shì)高，c錯(cuò)。3如圖，在點(diǎn)電荷q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于a、b兩點(diǎn)，虛線為等勢(shì)線。取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，若將q1、q2移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)的過程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等，則下列說法正確的是()aa點(diǎn)電勢(shì)大于b點(diǎn)電勢(shì)ba、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等cq1的電荷量小于q2的電荷量dq1在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在b點(diǎn)的電勢(shì)能答案：c解析：根據(jù)題意“外力克服電場(chǎng)力做功”可知電場(chǎng)力做負(fù)功，點(diǎn)電荷q帶負(fù)電，電場(chǎng)線指向q，根據(jù)“沿著電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低”可知b點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì)，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)e可知，距離q較近的a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；根據(jù)“電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能等于把電荷從該點(diǎn)移到零電勢(shì)能點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做的功”可知，兩個(gè)電荷在兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等，選項(xiàng)d錯(cuò)誤根據(jù)電勢(shì)，ba可知，q1的電荷量小于q2的電荷量，選項(xiàng)c正確。4(2014安徽高考)一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng)，取該直線為x軸，起始點(diǎn)o為坐標(biāo)原點(diǎn)，其電勢(shì)能ep與位移x的關(guān)系如圖所示，下列圖象中合理的是()答案：d解析：根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系：w電epepoep，則epepow電，則粒子的電勢(shì)能隨位移變化的圖象斜率絕對(duì)值對(duì)應(yīng)粒子所受的靜電力大小，故可知電場(chǎng)力、電場(chǎng)強(qiáng)度及粒子的加速度大小隨位移的增加而減小，所以選項(xiàng)a錯(cuò)誤，選項(xiàng)d正確；根據(jù)動(dòng)能定理有w電ek0，則ekw電，則粒子的動(dòng)能隨位移變化的斜率絕對(duì)值對(duì)應(yīng)電場(chǎng)力的大小，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤；粒子沿x軸的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，故速度與位移不是線性關(guān)系，選項(xiàng)c錯(cuò)誤。5. (2016陜西省咸陽(yáng)市模擬)兩異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的部分等勢(shì)面如圖所示，已知a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)。若位于a、b處點(diǎn)電荷的電荷量大小分別為qa和qb，則()aa處為正電荷，qaqb ba處為正電荷，qaqbca處為負(fù)電荷，qaqb da處為負(fù)電荷，qaqb答案：b解析：根據(jù)a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)可知，a處為正電荷，a電荷處的等勢(shì)面比b電荷處的等勢(shì)面密，所以qaqb，選項(xiàng)b正確。6(2016洛陽(yáng)模擬)兩個(gè)等量同種電荷固定于光滑水平面上，其連線中垂線上有a、b、c三點(diǎn)，如圖甲所示。一個(gè)電量為2c，質(zhì)量為1kg的小物塊從c點(diǎn)靜止釋放，其運(yùn)動(dòng)的vt圖象如圖乙所示，其中b點(diǎn)處為整條圖線切線斜率最大的位置(圖中標(biāo)出了該切線)。則下列說法正確的()ab點(diǎn)為中垂線上電場(chǎng)強(qiáng)度最大的點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)e2v/mb由c到a的過程中物塊的電勢(shì)能先減小后變大c由c點(diǎn)到a點(diǎn)的過程中，電勢(shì)逐漸升高dab兩點(diǎn)電勢(shì)差uab5v答案：d解析：a據(jù)vt圖可知帶電粒子在b點(diǎn)的加速度最大為2m/s2，所受的電場(chǎng)力最大為2n，據(jù)e知，b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最大為1n/c，故a錯(cuò)誤。b據(jù)vt圖可知帶電粒子的速度增大，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，故b錯(cuò)誤。c據(jù)兩個(gè)等量的同種正電荷，其連線中垂線上電場(chǎng)強(qiáng)度方向由0點(diǎn)沿中垂線指向外側(cè)，故由c點(diǎn)到a點(diǎn)的過程中電勢(shì)逐漸減小，故c錯(cuò)誤。d據(jù)vt圖可知a、b兩點(diǎn)的速度，在根據(jù)動(dòng)能定理得電場(chǎng)力做的功wba10j，再用uab5v，故d正確。7.如圖所示，有一對(duì)等量異種電荷分別位于空間中的a點(diǎn)和f點(diǎn)，以a點(diǎn)和f點(diǎn)為頂點(diǎn)作一正立方體?，F(xiàn)在各頂點(diǎn)間移動(dòng)一試探電荷，關(guān)于試探電荷受電場(chǎng)力和具有的電勢(shì)能，以下判斷正確的是()a在b點(diǎn)和d點(diǎn)受力大小相等，方向不同b在c點(diǎn)和h點(diǎn)受力大小相等，方向相同c在b點(diǎn)和d點(diǎn)電勢(shì)能相等d在c點(diǎn)和h點(diǎn)電勢(shì)能相等答案：abc解析：根據(jù)對(duì)稱性和等量異種電荷周圍電場(chǎng)線的分布特點(diǎn)可知，試探電荷在b點(diǎn)和d點(diǎn)受力大小相等，方向不同，在c點(diǎn)和h點(diǎn)受力大小相等，方向相同，所以選項(xiàng)a、b正確；因?yàn)閎點(diǎn)和d點(diǎn)到兩個(gè)場(chǎng)源電荷的距離都一樣，所以試探電荷在b點(diǎn)和d點(diǎn)電勢(shì)能相等，選項(xiàng)c正確；c點(diǎn)離場(chǎng)源正電荷較h點(diǎn)遠(yuǎn)，所以試探電荷在c點(diǎn)和h點(diǎn)電勢(shì)能不相等，或者根據(jù)等量異種電荷周圍等勢(shì)面的分布特點(diǎn)可知，中垂面是等勢(shì)面，而c點(diǎn)和h點(diǎn)分居中垂面的兩側(cè)，它們的電勢(shì)肯定不等，所以選項(xiàng)d錯(cuò)誤。8如圖所示，a、b、c是勻強(qiáng)電場(chǎng)中平行于電場(chǎng)線的某一平面上的三個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)的電勢(shì)分別為a5v，b2v，c3v，h、f三等分ab，g為ac的中點(diǎn)，在下列各示意圖中，能正確表示該電場(chǎng)強(qiáng)度方向的是()答案：bc解析：勻強(qiáng)電場(chǎng)中將任一線段等分，則電勢(shì)差等分。把a(bǔ)b等分為三段，ab間電壓為3v，別每等分電壓為1v，h點(diǎn)電勢(shì)為4v，f點(diǎn)電勢(shì)為3v，將fc相連，則fc為等勢(shì)線，電場(chǎng)線垂直于fc，從高電勢(shì)指向低電勢(shì)，c正確；把a(bǔ)c相連，分為兩份，ac電壓為2v，則g點(diǎn)電勢(shì)為4v，gh為等勢(shì)線，電場(chǎng)線垂直于gh，從高電勢(shì)指向低電勢(shì)，b正確。9(2015廣東湛江一模)如圖所示，p、q為固定的等量正點(diǎn)電荷，在連線的中垂線上某處b靜止釋放一帶負(fù)電的粒子，重力不計(jì)，則下列說法正確的是()a中垂線為等勢(shì)線b粒子由b運(yùn)動(dòng)到o點(diǎn)時(shí)，速度最大c粒子由b運(yùn)動(dòng)至o點(diǎn)過程，電勢(shì)能減小d粒子由b運(yùn)動(dòng)至o點(diǎn)過程，電場(chǎng)力增大答案：bc解析：等量異種點(diǎn)電荷的中垂線是一等勢(shì)線，而這是等量同種點(diǎn)電荷，故a錯(cuò)誤；帶負(fù)電的粒子在從b到o的過程中，所受的電場(chǎng)力方向豎直向下，做加速運(yùn)動(dòng)，所以速度越來越大，到b點(diǎn)加速度等于零，速度達(dá)到最大，此過程中動(dòng)能越來越大，電勢(shì)能越來越小，b、c正確。由b運(yùn)動(dòng)至o點(diǎn)過程，電場(chǎng)強(qiáng)度可能先增大后減小，也可能是一直減小，因此電場(chǎng)力無法確定大小，d錯(cuò)誤。10.如圖所示，在豎直平面內(nèi)，帶等量同種電荷的小球a、b，帶電荷量為q(qo)，質(zhì)量都為m，小球可當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)處理。現(xiàn)固定b球，在b球正上方足夠高的地方由靜止釋放a球，則從釋放a球開始到a球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中()a小球a的動(dòng)能不斷增大b小球a的加速度不斷減小c小球a的機(jī)械能不斷減小d小球a的電勢(shì)能不斷增大答案：cd解析：釋放a球后，由牛頓第二定律有mgkma，可知小球a先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)mgk時(shí)，小球a加速度減為零，此后小球a做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；小球a下降過程中，電場(chǎng)力一直做負(fù)功，小球a的機(jī)械能不斷減小，電勢(shì)能不斷增大，選項(xiàng)c、d正確。二、非選擇題11. (2015西安模擬)如圖所示，在o點(diǎn)放置一個(gè)正電荷，在過o點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的a點(diǎn)，自由釋放一個(gè)帶正電的小球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為q。小球落下的軌跡如圖中虛線所示，它與以o為圓心、r為半徑的圓(圖中實(shí)線表示)相交于b、c兩點(diǎn)，o、c在同一水平線上，boc30，a距離oc的豎直高度為h。若小球通過b點(diǎn)的速度為v，試求：(1)小球通過c點(diǎn)的速度大小。(2)小球由a到c的過程中電勢(shì)能的增加量。答案：(1)(2)mghmv2mgr解析：(1)因b、c兩點(diǎn)電勢(shì)相等，小球由b到c只有重力做功，由動(dòng)能定理得：mgrsin30mvmv2得：vc。(2)由a到c應(yīng)用動(dòng)能定理得：wacmghmv0得：wacmvmghmv2mgrmgh。由電勢(shì)能變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系得：epwacmghmv2mgr。12(2016山東淄博模擬)如圖，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一半徑為r的光滑絕緣圓軌道，軌道平面與電場(chǎng)方向平行。a、b為軌道直徑的兩端，該直徑與電場(chǎng)方向平行。一電荷量為q(q0)的質(zhì)點(diǎn)沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小分別為na和nb。不計(jì)重力，求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小e、質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。答案：e(nbna)eka(nb5na)ekb(5nbna)解析：質(zhì)點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小為fqe設(shè)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m，經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為va和vb，由牛頓第二定律有fnamnbfm設(shè)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為eka和ekb，有ekamvekbmv根據(jù)動(dòng)能定理有ekbeka2rf聯(lián)立式得e(nbna)eka(nb5na)ekb(5nbna)13(2016上海市七校模擬)如圖(a)所示，傾角30的光滑固定斜桿底端固定一電量為q2104c的正點(diǎn)電荷，將一帶正電小球(可視為點(diǎn)電荷)從斜桿的底端(但與q未接觸)靜止釋放，小球沿斜桿向上滑動(dòng)過程中能量隨位移的變化圖像如圖(b)所示，其中線1為重力勢(shì)能隨位移變化圖像，線2為動(dòng)能隨位移變化圖像(靜電力恒量k9109nm2/c2)則：(1)請(qǐng)描述小球向上運(yùn)動(dòng)過程中的速度與加速度的變化情況；(2)求小球的質(zhì)量m和電量q；(3)求斜桿底端至小球速度最大處由底端正點(diǎn)電荷q形成的電場(chǎng)的電勢(shì)差u。答案：(1)見解析(2)4kg1.11105c(3) 4.2