新版高中物理人教版必修練習(xí)習(xí)題課電場(chǎng)能的性質(zhì)的理解與應(yīng)用word版含答案

習(xí)題課:電場(chǎng)能的性質(zhì)的理解與應(yīng)用課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)等量異種點(diǎn)電荷的連線和中垂線如圖所示,現(xiàn)將一個(gè)帶負(fù)電的試探電荷先從圖中的a點(diǎn)沿直線移動(dòng)到b點(diǎn),再?gòu)腷點(diǎn)沿直線移動(dòng)到c點(diǎn),則試探電荷在此全過(guò)程中()A.所受靜電力的方向不變B.所受靜電力的大小恒定C.電勢(shì)能一直減小D.電勢(shì)能先不變后減小解析ab線是等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)線,而ab和bc上合電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向都是垂直ab線向下的,試探電荷在a→b過(guò)程中靜電力方向始終豎直向上,與在c點(diǎn)相同,A對(duì);沿ab方向越靠近兩點(diǎn)電荷的連線,電場(chǎng)線越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,所受靜電力越大,B錯(cuò);從a→b靜電力不做功,從b→c靜電力做正功,電勢(shì)能先不變后減小,C錯(cuò),D對(duì)。答案AD2.(多選)如圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場(chǎng)后,分落在收集板中央的兩側(cè)。對(duì)礦粉分離的過(guò)程,下列表述正確的有()A.帶正電的礦粉落在右側(cè)B.靜電力對(duì)礦粉做正功C.帶負(fù)電的礦粉電勢(shì)能變大D.帶正電的礦粉電勢(shì)能變小解析由題圖可知,電場(chǎng)方向水平向左,帶正電的礦粉所受靜電力方向與電場(chǎng)方向相同,所以落在左側(cè);帶負(fù)電的礦粉所受靜電力方向與電場(chǎng)方向相反,所以落在右側(cè),選項(xiàng)A錯(cuò)誤。無(wú)論礦粉所帶電性如何,礦粉均向所受靜電力方向偏轉(zhuǎn),靜電力均做正功,選項(xiàng)B正確。電勢(shì)能均減少,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。答案BD3.一帶電粒子沿圖中曲線穿過(guò)一勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面,且四個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系滿足φa>φb>φc>φd,若不計(jì)粒子所受重力,則()A.粒子一定帶正電B.粒子的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)C.粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中動(dòng)能先減小后增大D.粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中電勢(shì)能增大解析由于φa>φb>φc>φd,所以電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面由a指向d,根據(jù)電荷運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知其受力由d指向a,即該粒子帶負(fù)電,從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,粒子的動(dòng)能增大,電勢(shì)能減小。答案B4.(多選)如圖所示,在a點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電粒子,粒子到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度恰好為零,設(shè)ab所在的電場(chǎng)線豎直向下,a、b間的高度差為h,則()A.帶電粒子帶負(fù)電、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab=mg點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度解析帶電粒子由a到b的過(guò)程中,重力做正功,而粒子運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能沒(méi)有增大,說(shuō)明靜電力做負(fù)功。根據(jù)動(dòng)能定理有:mgh-qUab=0,解得a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為Uab=mghq。因?yàn)閍點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì),Uab>0,所以粒子帶負(fù)電,選項(xiàng)A、B正確。帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b過(guò)程中,在重力和靜電力的共同作用下,先加速運(yùn)動(dòng)后減速運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橹亓楹懔?所以靜電力為變力且b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度。選項(xiàng)C正確答案ABC5.(多選)如圖所示,虛線a、b、c代表電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在靜電力的作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,P、Q為這條軌跡上先后經(jīng)過(guò)的兩個(gè)點(diǎn),由此可知()A.三個(gè)等勢(shì)面中,a電勢(shì)最高B.質(zhì)點(diǎn)在Q點(diǎn)時(shí),加速度較大C.帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大D.質(zhì)點(diǎn)通過(guò)Q時(shí)電勢(shì)能較小解析根據(jù)等勢(shì)線與電場(chǎng)線的關(guān)系,可知電場(chǎng)線必處處與等勢(shì)線垂直;由帶正電質(zhì)點(diǎn)的軌跡的彎曲方向,可知電場(chǎng)線方向如圖所示。由圖可知,電場(chǎng)強(qiáng)度EQ>EP,電勢(shì)φc>φb>φa,EpQ>EpP。因此A、D錯(cuò)誤,B正確。由能量守恒可知,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí),動(dòng)能較大,所以C正確。答案BC6.如圖所示,虛線表示某點(diǎn)電荷Q所激發(fā)電場(chǎng)的等勢(shì)面,已知a、b兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,c、d兩點(diǎn)在另一個(gè)等勢(shì)面上,甲、乙兩個(gè)帶電粒子以相同的速率,沿不同的方向從同一點(diǎn)a射入電場(chǎng),在電場(chǎng)中沿不同的軌跡adb曲線、acb曲線運(yùn)動(dòng),則()A.兩粒子所帶的電荷為同種電荷B.甲粒子經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)的速度大于乙粒子經(jīng)過(guò)d點(diǎn)時(shí)的速度C.兩個(gè)粒子的電勢(shì)能都是先減小后增大D.經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí),兩粒子的電勢(shì)能相等解析根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)點(diǎn)所受的合力指向軌跡的內(nèi)側(cè)可知,甲受到引力,乙受到斥力,則甲與Q是異種電荷,而乙與Q是同種電荷,故兩粒子所帶的電荷為異種電荷,故A錯(cuò)誤;甲粒子從a到c過(guò)程,靜電力做正功,動(dòng)能增加,而乙從a到d過(guò)程,靜電力做負(fù)功,動(dòng)能減小,兩粒子初動(dòng)能相等,則知甲粒子經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)的速度大于乙粒子經(jīng)過(guò)d點(diǎn)時(shí)的速度,故B正確;甲粒子從a到b過(guò)程,靜電力先做正功后做負(fù)功,電勢(shì)能先減小后增大,靜電力對(duì)乙粒子先做負(fù)功后做正功,電勢(shì)能先增大后減小,故C錯(cuò)誤;經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí),兩粒子的電勢(shì)相等,而電荷量關(guān)系未知,不能確定電勢(shì)能的關(guān)系,故D錯(cuò)誤。答案B能力提升1.如圖所示,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點(diǎn),四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中,靜電力所做的負(fù)功相等,則()A.直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi),φM>φQB.直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi),φM>φNC.若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),靜電力做正功D.若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),靜電力做負(fù)功解析電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中,靜電力做的負(fù)功相等,則電勢(shì)能增加量相等,電勢(shì)降低相等,N、P兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,直線d位于某一等勢(shì)面內(nèi),根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面分布情況知,直線a不是位于同一等勢(shì)面內(nèi),直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi),且φM>φN,故A錯(cuò)誤,B正確。直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi),則M、Q的電勢(shì)相等,若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),則靜電力不做功,故C錯(cuò)誤。電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)與電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)靜電力做功相等,所以靜電力做正功,故D錯(cuò)誤。答案B2.(多選)如圖所示,MN是一負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線。一個(gè)帶正電的粒子(不計(jì)重力)從a到b穿越這條電場(chǎng)線的軌跡如圖中虛線所示。下列結(jié)論正確的是()A.粒子從a到b過(guò)程中動(dòng)能逐漸減小B.負(fù)點(diǎn)電荷一定位于M點(diǎn)左側(cè)C.粒子在a點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能D.粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度解析在虛線和電場(chǎng)線的交點(diǎn)處畫(huà)出此位置的速度方向,再由軌跡的彎曲方向可判斷出帶正電的粒子受到的靜電力方向由M指向N,故負(fù)點(diǎn)電荷的位置在N點(diǎn)的右側(cè),B錯(cuò)誤。離負(fù)點(diǎn)電荷越近,帶正電的粒子受到的靜電力越大,加速度越大,D正確。從a到b,靜電力做正功,粒子的動(dòng)能變大,電勢(shì)能變小,A錯(cuò)誤,C正確。答案CD3.如圖所示,真空中直線MN上固定電荷量分別為-9Q和+Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷A、B,兩者相距為L(zhǎng),在同一平面內(nèi),以B為圓心、L2為半徑畫(huà)圓,a、b、c、d是圓周上四點(diǎn),其中a、b在MN直線上,c、d兩點(diǎn)連線垂直于MN。一電荷量為+q的試探電荷C在圓周上運(yùn)動(dòng),則下列判斷錯(cuò)誤的是(A.電荷C在a處所受到的靜電力最大B.電荷C在a處的電勢(shì)能最大C.電荷C在b處的電勢(shì)能最大D.電荷C在c、d兩處的電勢(shì)能相等解析在a、b、c、d四點(diǎn),B對(duì)C的靜電力大小相等,在a點(diǎn),A對(duì)C的靜電力最大,而且方向與B對(duì)C的靜電力方向相同,根據(jù)矢量合成可知,C在a處所受到的靜電力最大,故A正確;a、b、c、d四點(diǎn)在以點(diǎn)電荷B為圓心的圓上,由B產(chǎn)生的電場(chǎng)在a、b、c、d四點(diǎn)的電勢(shì)是相等的,所以a、b、c、d四點(diǎn)的總電勢(shì)大小關(guān)系可以通過(guò)A產(chǎn)生的電場(chǎng)的電勢(shì)確定,根據(jù)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低可知,b點(diǎn)電勢(shì)最高,c、d兩點(diǎn)電勢(shì)相等,a點(diǎn)電勢(shì)最低,根據(jù)正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大,可知C在a處的電勢(shì)能最小,在b處的電勢(shì)能最大,在c、d兩處的電勢(shì)能相等,故B錯(cuò)誤,C、D正確。答案B4.如圖所示的電場(chǎng),等勢(shì)面是一簇互相平行的豎直平面,間隔均為d,各平面電勢(shì)已在圖中標(biāo)出,現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度v0、方向與水平方向成45°角斜向上射入電場(chǎng),要使小球做直線運(yùn)動(dòng),求:(1)小球應(yīng)帶何種電荷及其電荷量。(2)小球受到的合外力的大小。(3)在入射方向上小球運(yùn)動(dòng)的最大位移xm。(電場(chǎng)足夠大)解析(1)作電場(chǎng)線如圖(a)所示。由題意知,只有小球受到向左的靜電力,靜電力和重力的合力與初速