【紅對勾 講與練】高考物理總復(fù)習(xí) 6.2電場能的性質(zhì)課時作業(yè)

PAGEPAGE8課時作業(yè)19電場能的性質(zhì)時間：45分鐘一、單項選擇題1．如下圖，直線MN是某電場中的一條電場線(方向未畫出)．虛線是一帶電的粒子只在電場力的作用下，由a到b的運動軌跡，軌跡為一拋物線．以下判斷正確的選項是()A．電場線MN的方向一定是由N指向MB．帶電粒子由a運動到b的過程中動能一定逐漸減小C．帶電粒子在a點的電勢能一定大于在b點的電勢能D．帶電粒子在a點的加速度一定大于在b點的加速度解析：由于帶電粒子的電性不確定，所以電場線的方向不確定，A錯誤；帶電粒子由a運動到b的過程中，只受電場力的作用，由軌跡的彎曲方向知電場力做正功，電勢能減小，動能增加，故B錯誤C正確；由于僅給出一條電場線，電場強度的大小關(guān)系不確定，D錯誤．答案：C2．如下圖的同心圓是電場中的一簇等勢線，一個電子只在電場力作用下沿著直線由A→C運動時的速度越來越小，B為線段AC的中點，那么以下說法正確的選項是()A．電子沿AC方向運動時受到的電場力越來越小B．電子沿AC方向運動時它具有的電勢能越來越大C．電勢差UAB＝UBCD．電勢φA<φB<φC解析：該電場為負點電荷電場，電子沿AC方向運動時受到的電場力越來越大，選項A錯誤；根據(jù)電子只在電場力作用下沿著直線由A→C運動時的速度越來越小，它具有的電勢能越來越大，選項B正確；由于電場為非勻強電場，電勢差UAB<UBC，選項C錯誤；電勢φA>φB>φC，選項D錯誤．答案：B3．如下圖，有四個等量異種電荷，放在正方形的四個頂點處．A、B、C、D為正方形四個邊的中點，O為正方形的中心，以下說法中正確的選項是()A．A、B、C、D四個點的電場強度相同B．O點電場強度等于零C．將一帶正電的試探電荷勻速從B點沿直線移動到D點，電場力做功為零D．將一帶正電的試探電荷勻速從A點沿直線移動到C點，試探電荷具有的電勢能增大解析：由點電荷電場強度公式和場強疊加原理可知，A、B、C、D四個點的電場強度不相同，O點電場強度不等于零，選項A、B錯誤；由于B、D兩點等電勢，將一帶正電的試探電荷勻速從B點沿直線移動到D點，電場力做功為零，選項C正確；由于A點電勢高于C點，將一帶正電的試探電荷勻速從A點沿直線移動到C點，試探電荷具有的電勢能減小，選項D錯誤．答案：C4．一個帶正電的質(zhì)點，電荷量為q＝2.0×10－9C，在靜電場中由a點移到b點，在這個過程中，除靜電力做功外，其他力做的功為6.0×10－5J，質(zhì)點的動能增加了8.0×10－5J，那么a、b兩點間的電勢差UabA．3×104V B．1×104VC．4×104V D．7×104V解析：設(shè)靜電力做功為Wab，那么Wab＝q·Uab由動能定理Wab＋W其他力＝ΔEk，得Wab＝ΔEk－W其他力＝8.0×10－5J－6.0×10－5J＝2.0×10－5J，故Uab＝Wab/q＝eq\f(2.0×10－5J,2.0×10－9C)＝1×104V，故正確答案為B.答案：B5．如圖甲所示，A、B為某電場中一條直線上的兩個點，現(xiàn)將正點電荷從A點靜止釋放，僅在電場力作用下運動一段距離到達B點，其電勢能Ep隨位移x的變化關(guān)系如圖乙．從A到B的過程中，以下說法中正確的選項是()A．電場力對電荷一直做正功B．電勢一直升高C．電荷所受電場力先減小后增大D．電荷所受電場力先增大后減小解析：由乙圖可知，點電荷的電勢能先減小后增大，故電場力對其先做正功后做負功，A項錯誤；由于正點電荷電勢能先減小后增大，那么電勢也先減小后增大，B項錯誤；乙圖中，斜率的絕對值表示的含義是k＝eq\f(ΔEp,Δx)＝eq\f(q·ΔU,Δx)＝q·E，即電場力的大小，由圖可知，斜率絕對值先減小后增大，故電場力先減小后增大，C項正確．答案：C二、多項選擇題6．如下圖，空間分布著豎直向上的勻強電場E，現(xiàn)在電場區(qū)域內(nèi)某點O處放置一負點電荷Q，并在以O(shè)點為球心的球面上選取a、b、c、d四點，其中a、c連線為球的水平大圓直徑，b、d連線與電場方向平行，且b、d連線為球的豎直大圓半徑．不計空氣阻力，那么以下說法中正確的選項是()A．b、d兩點的電場強度大小相等，電勢相等B．a(chǎn)、c兩點的電場強度大小相等，電勢相等C．假設(shè)從a點拋出一帶正電小球，小球可能沿a、c所在圓周做勻速圓周運動D．假設(shè)從a點拋出一帶負電小球，小球可能沿b、d所在圓周做勻速圓周運動解析：設(shè)球半徑為R，Eb＝E－keq\f(Q,R2)，Ed＝E＋keq\f(Q,R2)，A錯誤；Ea＝eq\r(E2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(k\f(Q,R2)))2)，Ec＝eq\r(E2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(k\f(Q,R2)))2)，且a、c在同一等勢面上，B正確；當(dāng)帶電小球所受重力和電場力大小相等，方向相反，且keq\f(qQ,R2)＝meq\f(v2,R)時，小球能沿a、c所在圓周做勻速圓周運動，C正確，D錯誤．答案：BC7．如圖甲所示，兩個點電荷q1、q2固定在x軸上距離為L的兩點，其中q1帶正電荷位于原點O，a、b是它們連線延長線上的兩點，其中b點與O點相距3L.現(xiàn)有一帶正電的粒子q以一定的初速度沿x軸從a點開場經(jīng)b點向遠處運動(粒子只受電場力作用)，設(shè)粒子經(jīng)過a、b兩點時的速度分別為va、vb，其速度隨坐標(biāo)xA．q2帶負電且電荷量小于q1B．b點的場強一定為零C．a(chǎn)點的電勢比b點的電勢高D．粒子在a點的電勢能比在b點的電勢能小解析：由v－x圖象知，粒子從a點向遠處運動先減速再加速，在b處速度最小，那么b點左右兩側(cè)電場方向相反，b點處電場強度為零，B正確；根據(jù)點電荷場強公式和電場的疊加知識得q2帶負電且電荷量小于q1，A正確；根據(jù)粒子受力方向知b點左側(cè)場強向左，故a點電勢比b點低，C錯誤；粒子從a點到b點的過程中動能減小，電場力做負功，電勢能增加，D正確．答案：ABD8．兩電荷量分別為q1和q2的點電荷放在x軸上的O、M兩點，兩電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關(guān)系如下圖，其中A、N兩點的電勢為零，ND段中C點電勢最高，那么()A．C點的電場強度大小為零B．A點的電場強度大小為零C．NC間場強方向沿x軸正方向D．將一負點電荷從N點移到D點，電場力先做正功后做負功解析：由題圖可知，由O點到M點，電勢一直降低，且圖線在A點的斜率也不為零，故A點的電場強度大小不為零，而C點向N、向D兩個方向電勢均降低，說明C點兩側(cè)電場方向相反，且圖線在C點的切線斜率為零，故C點電場強度大小為零，故A正確，B錯誤；由N到C電勢升高，故NC間電場方向沿x軸負方向，C錯誤；WNC＝UNC·q，UNC<0，q<0，故WNC>0,而WCD＝UCD·q，UCD>0，q<0，所以WCD<0，D正確．答案：AD三、非選擇題9．有一帶負電的小球，其帶電荷量q＝－2×10－4C，如下圖，開場時靜止在場強為E＝2×103V/m的勻強電場中的P點，靠近電場極板B有一擋板S，小球與擋板S的距離h＝4cm，與A板的距離H＝36cm，小球的重力忽略不計，在電場力作用下小球向左運動，與擋板S相碰后電荷量減少到碰前的k倍，已知k＝eq\f(7,8)，碰撞過程中小球的機械能沒有損失．(1)設(shè)勻強電場中擋板S所在位置的電勢為零，那么小球在P點時的電勢能為多少？(2)小球第一次被彈回到達最右端時距S板的距離為多少？(3)小球從P點出發(fā)到第一次到達最右端的過程中，電場力對小球做了多少功？解析：(1)SP間的電勢差USP＝φS－φP＝Eh＝2×103×0.04V＝80V因φS＝0，所以φP＝－80V所以小球在P點時的電勢能EP＝qφP＝－2×10－4×(－80)J＝0.016J(2)設(shè)小球與S碰撞時速度大小為v，小球第一次從P到S有－qEh＝eq\f(1,2)mv2設(shè)小球第一次被彈回至最右端距S板的距離為h1，有(－kq)Eh1＝eq\f(1,2)mv2所以h1＝eq\f(1,k)h≈4.6cm(3)由動能定理知小球從P點出發(fā)到碰撞前有W1＝eq\f(1,2)mv2碰撞后至到達最右端有W2＝0－eq\f(1,2)mv2那么電場力做的總功W＝W1＋W2＝0答案：(1)0.016J(2)4.6cm(3)010．如下圖，在距足夠長的光滑絕緣水平直線軌道上方h高度的P點，固定電荷量為＋Q的點電荷，一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的物塊(可視為質(zhì)點)，從軌道上的A點以初速度v0沿軌道向右運動，當(dāng)運動到P點正下方B點時速度為v.已知點電荷產(chǎn)生的電場在A點的電勢為φ(取無窮遠處的電勢為零)，PA連線與水平軌道的夾角為60°，試求：(1)物塊在A點時受在A點到軌道的支持力大??；(2)點電荷＋Q產(chǎn)生的電場在B點的電勢．解析：(1)物塊在A點受到點電荷的庫侖力F＝eq\f(kQq,r2)由幾何關(guān)系可知P、A間距離r＝eq\f(h,sin60°)設(shè)物塊在A點時受到軌道的支持力大小為FN，由平衡條件有FN－mg－Fsin60°＝0.解得FN＝mg＋eq\f(3\r(3)kQq,8h2)(2)設(shè)點電荷產(chǎn)生的電場在B點的電勢為φB，由動能定理有q(φ－φB)＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得φB＝φ＋eq\f(mv\o\al(2,0)－v2,2q)答案：(1)mg＋eq\f(3\r(3)kQq,8h2)(2)φ＋eq\f(mv\o\al(2,0)－v2,2q)11．如下圖，固定于同一條豎直線上的點電荷A、B相距為2d，電量分別為＋Q和－Q.MN是豎直放置的光滑絕緣細桿，另有一個穿過細桿的帶電小球p，質(zhì)量為m、電量為＋q(可視為點電荷，q遠小于Q)，現(xiàn)將小球p從與點電荷A等高的C處由靜止開場釋放，小球p向下運動到距C點距離為d的O點時，速度為v.已知MN與AB之間的距離也為d，靜電力常量為k，重力加速度為g.求：(1)C、O間的電勢差UCO；(2)小球p經(jīng)過O點時加速度的大??；(3)小球p經(jīng)過與點電荷B等高的D點時速度的大?。馕觯?1)小球p由C運動到O時，由動能定理，得mgd＋qUCO＝eq\f(1,2)mv2－0①得UCO＝eq\f(mv2－2mgd,2q)②(2)小球p經(jīng)過O點時受力分析如下圖，由庫侖定律得：F1＝F2＝keq\f(Qq,\r(2)d2)③它們的合力為：F＝F1cos45°＋F2cos45°＝eq\f