2019-2020年高考物理一輪復習 課時提升練19 電場能的性質.doc

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2019-2020年高考物理一輪復習 課時提升練19 電場能的性質 題組一　對電場線、場強、電勢、電勢能的理解 1．關于靜電場，下列說法正確的是(　　) A．電勢等于零的物體一定不帶電 B．電場強度為零的點，電勢一定為零 C．同一電場線上的各點，電勢一定相等 D．負電荷沿電場線方向移動時，電勢能一定增加 【解析】　零電勢點是人為選擇的參考點，所以電勢等于零的物體可以帶電，也可以不帶電，故A錯；電場強度和電勢是兩個不同的物理量，電場強度為零的點，電勢不一定為零，B錯誤；沿著電場線方向電勢不斷降低，故C錯；負電荷在電場中受到的電場力的方向與電場線方向相反，故負電荷沿電場線方向移動時，電場力做負功，電勢能增加，故D對． 【答案】　D 2．如圖6221所示，a、b、c為電場中同一條電場線上的三點，其中c為ab的中點．已知a、b兩點的電勢分別為φa＝3 V，φb＝9 V，則下列敘述正確的是(　　) 圖6221 A．該電場在c點處的電勢一定為6 V B．a點處的場強Ea一定小于b點處的場強Eb C．正電荷從a點運動到b點的過程中電勢能一定增大 D．正電荷只受電場力作用從a點運動到b點過程中動能一定增大 【解析】　本題中電場線只有一條，又沒說明是哪種電場的電場線，因此電勢降落及場強大小情況都不能確定，A、B錯；a、b兩點電勢已知，正電荷從a到b是從低電勢向高電勢運動，電場力做負功，動能減小，電勢能增大，C對，D錯． 【答案】　C 3．(多選)一帶正電粒子僅在電場力作用下從A點經B、C運動到D點，其vt圖象如圖6222所示，則下列說法中正確的是(　　) 圖6222 A．A處的電場強度一定大于B處的電場強度 B．粒子在A處的電勢能一定大于在B處的電勢能 C．CD間各點電場強度和電勢都為零 D．A、B兩點的電勢差大于CB兩點間的電勢差 【解析】　由題圖知粒子在A處的加速度大于在B處的加速度，因a＝，所以EA>EB，A對；粒子從A到B動能增加，由動能定理知電場力必做正功，電勢能必減小，B對；同理由動能定理可知A、C兩點的電勢相等，UAB＝UCB，D錯；僅受電場力作用的粒子在CD間做勻速運動，所以CD間各點電場強度均為零，但電勢是相對于零勢點而言的，可以不為零，C錯． 【答案】　AB 題組二　對電場力做功與電勢能變化關系的考查 4．如圖6223所示，將帶正電的甲球放在不帶電的乙球左側，兩球在空間形成了穩(wěn)定的靜電場，實線為電場線，虛線為等勢線．A、B兩點與兩球球心連線位于同一直線上，C、D兩點關于直線AB對稱，則(　　) 圖6223 A．A點和B點的電勢相同 B．C點和D點的電場強度相同 C．正電荷從A點移至B點，電場力做正功 D．負電荷從C點移至D點，電勢能增大 【解析】　A點比乙球面電勢高，乙球面比B點電勢高，故A點和B點的電勢不相同，A錯；C、D兩點場強大小相等，方向不同，B錯；φA>φB，WAB>0，C對；C、D兩點位于同一等勢面上，故此過程電勢能不變，D錯． 【答案】　C 5．(多選)(xx綿陽三診)在正方形的四個頂點上分別固定有帶電荷量絕對值均為Q的點電荷，其帶電性如圖6224所示．正方形的對角線交點為O，在兩條對角線上分別取點A、B、C、D且OA＝OB＝OC＝OD.不計電子重力．則(　　) 圖6224 A．C、D兩點的電場強度相同，A、B兩點的電場強度不同 B．C、D兩點電勢相等，A、B兩點電勢不相等 C．電子從C點沿直線運動到D點，電勢能先增加后減少 D．電子從O點沿直線運動到B點，電勢能先增加后減少 【解析】　根據點電荷形成的電場的場強的計算公式和矢量的疊加原理可知，C、D兩點的電場強度大小相等，方向不同，A、B兩點的電場強度大小不等，方向相同，故A選項錯誤；根據等量同種電荷和等量異種電荷形成的電場中電勢高低的特點可知，C、D兩點的電勢相等，A點的電勢高于B點電勢，故B選項正確；電子從C點適動到O點的過程中，電子所受電場力的方向與電子的速度方向的夾角為鈍角，則電子所受電場力對電子做負功，故電子的電勢能增加，而電子從O點運動到D點的過程中，電子所受電場力的方向與電子的速度方向的夾角為銳角，則電子所受電場力對電子做正功，則電子的電勢能減少，則電子從C點運動到D點的過程中，電勢能先增加后減少，故C選項正確；電子從O點運動到B點的過程中，電子所受電場力的方向與電子的速度方向相反，即電場力一直做負功，則電勢能一直增加，故D選項錯誤． 【答案】　BC 6．(xx龍巖市一級達標學校聯合測試)半徑為R、電荷量為Q的均勻帶正電的球體在空間產生球對稱的電場；場強大小沿半徑分布如圖6225所示，圖中E0已知；取無窮遠處電勢為零，距球心r處的電勢為φ＝k(r≥R)，式中k為靜電力常量．下列說法錯誤的是(　　) 圖6225 A．球心處的電勢最高 B．球心與球表面間的電勢差等于E0R C．只在電場力作用下，緊靠球體表面一帶電荷量為－q(q>0)的粒子能掙脫帶電球的引力的最小初動能為 D．只在電場力作用下，緊靠球體表面一帶電荷量為－q(q>0)的粒子能掙脫帶電球的引力的最小初動能為E0Rq 【解析】　沿著電場線，電勢降低，則球心處的電勢最高，由Er圖象可得，球心與球表面間的電勢差等于E0R，選項A、B正確；只在電場力作用下，緊靠球體表面的粒子－q能掙脫帶電球的引力的最小初動能為，選項C正確，選項D錯誤． 【答案】　D 題組三　關于粒子在電場中運動問題的分析 7．(多選)如圖6226所示，實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運動軌跡．粒子先經過M點，再經過N點．可以判定(　　) 圖6226 A．粒子在M點受到的電場力大于在N點受到的電場力 B．M點的電勢高于N點的電勢 C．粒子帶正電 D．粒子在M點的動能大于在N點的動能 【解析】　電場線的疏密表示場強的大小，電場線越密集，場強越大．M點所在區(qū)域電場線比N點所在區(qū)域電場線疏，所以M點的場強小，粒子在M點受到的電場力?。蔄錯誤．沿電場線方向，電勢逐漸降低．從總的趨勢看，電場線的方向是從M到N的，所以M點的電勢高于N點的電勢．故B正確．如圖所示，用“速度線與力線”的方法，即在粒子運動的始點M作上述兩條線，顯然電場力的方向與電場線的方向基本一致，所以粒子帶正電，C正確．“速度線與力線”夾角為銳角．所以電場力做正功，粒子的電勢能減小，由能量守恒知其動能增加．故D錯誤． 【答案】　BC 8．如圖6227所示，xOy平面內有一勻強電場，場強為E，方向未知，電場線跟x軸的負方向夾角為θ，電子在坐標平面xOy內，從原點O以大小為v0、方向沿x軸正方向的初速度射入電場，最后打在y軸上的M點．電子的質量為m，電荷量為e，重力不計．則(　　) 圖6227 A．O點電勢高于M點電勢 B．運動過程中，電子在M點電勢能最大 C．運動過程中，電子的電勢能先減少后增加 D．電場力對電子先做負功，后做正功 【解析】　由電子的運動軌跡知，電子受到的電場力方向斜向左上，故電場方向斜向右下，M點電勢高于O點電勢，A錯誤；電子在M點電勢能最小，B錯誤；運動過程中，電子先克服電場力做功，電勢能增加，后電場力對電子做正功，電勢能減少，故C錯誤，D正確． 【答案】　D B組　深化訓練——提升應考能力 9．如圖6228所示，一質量為m、帶電荷量為q的粒子，以初速度v0從a點豎直向上射入勻強電場中，勻強電場方向水平向右．粒子 圖6228 通過電場中的b點時，速率為2v0，方向與電場方向一致，則a、b兩點間的電勢差為(　　) A．mv/(2q) B．3mv/q C．2mv/q D．3mv/(2q) 【解析】　由題意可知，粒子受重力和水平方向的電場力作用，由加速度定義a＝Δv/Δt，可得加速度的大小ax＝2ay＝2g，由牛頓第二定律可知，qE＝2mg，水平位移x＝v0t，豎直位移y＝v0t/2，即x＝2y，因此電場力做功W1＝qEx＝qUab，重力做功W2＝－mgy＝－W1/4，由動能定理得：W1＋W2＝m(2v0)2－mv，解得：Uab＝. 【答案】　C 10．(多選)如圖6229所示，MPQO為有界的豎直向下的勻強電場，電場強度為E，ACB為光滑固定的半圓形軌道，軌道半徑為R，A、B為圓水平直徑的兩個端點，AC為圓弧．一個質量為m，電荷量為－q的帶電小球，從A點正上方高為H處由靜止釋放，并從A點沿切線進入半圓軌道．不計空氣阻力及一切能量損失，關于帶電小球的運動情況，下列說法正確的是(　　) 圖6229 A．小球一定能從B點離開軌道 B．小球在AC部分可能做勻速圓周運動 C．若小球能從B點離開，上升的高度一定小于H D．小球到達C點的速度可能為零 【解析】　若電場力大于重力，則有可能不從B點離開軌道，選項A錯誤；若電場力等于重力，小球在AC部分做勻速圓周運動，選項B正確；因電場力做負功，則機械能損失，上升的高度一定小于H，選項C正確；由圓周運動知識可知，若小球到達C點的速度為零，則在此之前就已脫軌了，選項D錯誤． 【答案】　BC 11．勻強電場中的A、B、C三點構成一邊長為a的等邊三角形，如圖6230所示，場強方向平行于紙面．具有初速度的電子在電場力作用下從B到A動能減少E0，質子在電場力作用下從C到A動能增加E0，求勻強電場的場強．(不計重力) 圖6230 【解析】　根據動能定理得電子從B到A過程中 －eUBA＝－E0，UBA＝① 質子從C到A過程中 eUCA＝E0，UCA＝② 由①②可知B、C兩點電勢相等且大于A點電勢，即 φB＝φC＞φA 因為電場為勻強電場，所以BC連線為等勢面(如圖中虛線)，與BC垂直為電場線(如圖中實線)，所以 E＝＝＝， 方向垂直BC指向A. 【答案】　，方向垂直BC指向A 12．如圖6231所示，帶電荷量為Q的正點電荷固定在傾角為30的光滑絕緣斜面底部的C點，斜面上有A、B兩點，且A、B和C在同一直線上，A和C相距為L，B為AC中點．現將一帶電小球從A點由靜止釋放，當帶電小球運動到B點時速度正好又為零，已知帶電小球在A點處的加速度大小為，靜電力常量為k，求： 圖6231 (1)小球運動到B點時的加速度大?。? (2)B和A兩點間的電勢差(用Q和L表示)． 【解析】　(1)帶電小球在A點時：mgsin 30－k＝maA帶電小球在B點時：－mgsin 30＝maB 且aA＝，可解得：aB＝ (2)由A點到B點應用動能定理得： mgsin30－qUBA＝0 由mgsin 30－k＝maA＝m 可得：mg＝k，可求得：UBA＝ 【答案】　(1)　(2)