2018年高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 1.6 電場(chǎng)能性質(zhì)的描述——電勢(shì)能和電勢(shì)習(xí)題 新人教版選修3-1.doc

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電場(chǎng)能性質(zhì)的描述——電勢(shì)差 （答題時(shí)間：30分鐘） 1. 如圖，a、b為沿豎直方向電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，一帶電小球從a點(diǎn)由靜止釋放，沿電場(chǎng)線向上運(yùn)動(dòng)，到b點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，下列說法正確的是（ ） A. a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高 B. a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大 C. 帶電小球受到的電場(chǎng)力方向始終豎直向上 D. 帶電小球在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的電勢(shì)能大 2. 兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷分別固定在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A、N兩點(diǎn)的電勢(shì)為零，ND段中C點(diǎn)電勢(shì)最高，下列說法不正確的是（ ） A. q1為正電荷，q2為負(fù)電荷 B. C. C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零 D. 將一帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功 3. 如圖所示，在x軸上固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q、－Q，兩點(diǎn)電荷之間相距L。虛線是以+Q所在點(diǎn)為中心、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，a、b、c、d為正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，其中a、c兩點(diǎn)在x軸上，b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱。下列判斷正確的是（ ） A. 四點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢(shì)最低 B. a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab等于a、d兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uad C. 將一正的試探電荷沿a→b→c從a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電勢(shì)能先增大后減小 D. a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小大于c點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 4. 如圖為某靜電場(chǎng)中一區(qū)域內(nèi)的等勢(shì)線，相鄰等勢(shì)線的電勢(shì)差相等，某時(shí)刻一帶電量為+q的粒子經(jīng)過a點(diǎn)（速度方向如圖所示），此后的一小段時(shí)間內(nèi)粒子做減速運(yùn)動(dòng)。不計(jì)粒子重力，a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為和，電勢(shì)分別為和，下列關(guān)系正確的是（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 5. 如圖所示，處于真空中的勻強(qiáng)電場(chǎng)與水平方向成15o角，在豎直平面內(nèi)的直線AB與場(chǎng)強(qiáng)E互相垂直，在A點(diǎn)以大小為v0的初速度水平向右拋出一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球，經(jīng)時(shí)間t，小球下落一段距離過C點(diǎn)（圖中未畫出）時(shí)其速度大小仍為v0，已知A、B、C三點(diǎn)在同一平面內(nèi)，則在小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中（ ） A. 小球的機(jī)械能增加 B. 小球的電勢(shì)能增加 C. 小球的重力勢(shì)能增加 D. C點(diǎn)位于AB直線的右側(cè) 6. 如圖所示，a、b、c、d為某勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，且ab∥cd、ab⊥bc，bc＝cd＝2ab＝2l，電場(chǎng)線與四邊形所在平面平行。已知φa＝20 V，φb＝24V，φd＝8 V。一個(gè)質(zhì)子經(jīng)過b點(diǎn)的速度大小為v0，方向與bc夾角為45，一段時(shí)間后經(jīng)過c點(diǎn)，e為質(zhì)子的電量，不計(jì)質(zhì)子的重力，則（ ） A. c點(diǎn)電勢(shì)為14V B. 場(chǎng)強(qiáng)的方向由a指向d C. 質(zhì)子從b運(yùn)動(dòng)到c所用的時(shí)間為 D. 質(zhì)子運(yùn)動(dòng)到c時(shí)的動(dòng)能為16 eV 7. 在x軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩個(gè)位置放置電荷量大小相等的點(diǎn)電荷。關(guān)于在兩電荷連線上場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)的分布，下列說法正確的是（規(guī)定x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向、無窮遠(yuǎn)的電勢(shì)為零）（ ） A. 甲圖為兩個(gè)等量負(fù)點(diǎn)電荷的E－x圖象 B. 乙圖為兩個(gè)等量負(fù)點(diǎn)電荷的φ－x圖象 C. 丙圖為兩個(gè)等量負(fù)正點(diǎn)電荷的E－x圖象 D. 丁圖為兩個(gè)等量負(fù)正點(diǎn)電荷的φ－x圖象 8. 如下圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)直角三角形，把電荷量C的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功J，再由B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，電荷克服電場(chǎng)力做功J，取B點(diǎn)電勢(shì)為零，求A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)及場(chǎng)強(qiáng)方向。 9. 真空中存在空間范圍足夠大的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。若在電場(chǎng)中，將一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電的小球由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)中小球的速度與豎直方向夾角為37（取sin37= 0.6， cos37= 0.8）?，F(xiàn)將該小球從電場(chǎng)中某點(diǎn)以初速度v0豎直向上拋出。求運(yùn)動(dòng)過程中： （1）小球受到的電場(chǎng)力的大小及方向； （2）小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢(shì)能變化量。  1. BCD 解析：小球開始由靜止向上運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力大于重力，且方向豎直向上。但由于小球的電性未知，不能判斷電場(chǎng)線的方向，所以不能判斷a、b兩點(diǎn)電勢(shì)的高低，故A錯(cuò)誤；由題意可知，電場(chǎng)力方向始終豎直向上，帶電小球受兩個(gè)力：重力和電場(chǎng)力，在a點(diǎn)，電場(chǎng)力大于重力，到b點(diǎn)恰好速度為零，可知先加速后減速，所以b點(diǎn)所受的電場(chǎng)力小于重力，所以a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大，故B、C正確；由a到b，電場(chǎng)力一直做正功，則電勢(shì)能減小，則a點(diǎn)的電勢(shì)能大于b點(diǎn)的電勢(shì)能，故D正確，故選BCD。 2. BD 解析：根據(jù)正電荷遠(yuǎn)離場(chǎng)源電荷電勢(shì)降低，靠近負(fù)電荷電勢(shì)逐漸降低，可以得出q1為正電荷，q2為負(fù)電荷，A項(xiàng)不符合題意；圖象切線斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度，C點(diǎn)切線的斜率為零，電場(chǎng)強(qiáng)度為零，所以C項(xiàng)不符合題意；C點(diǎn)由兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度疊加而成，兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等方向相反，，可以得出，所以B項(xiàng)符合題意；帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷從N點(diǎn)移到C點(diǎn)電勢(shì)升高，電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，從C點(diǎn)移到D點(diǎn)電勢(shì)降低，電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，所以D項(xiàng)正確。 3. AB 解析：如圖，正電荷是正方形的中心，a、b、c、d到正電荷的距離相等，若只有正電荷，則，若只有負(fù)電荷，則，兩點(diǎn)電荷電場(chǎng)疊加后，電勢(shì)為標(biāo)量，實(shí)際某點(diǎn)電勢(shì)為兩電場(chǎng)中電勢(shì)的代數(shù)和，故有 ，即，則A正確；b、d關(guān)于x軸對(duì)稱，在同一等勢(shì)面上，電勢(shì)相等，即，，故B正確；a→b→c電勢(shì)逐漸降低，將一正的試探電荷沿a→b→c從a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電場(chǎng)力一直做正功，電勢(shì)能一直減小，故C錯(cuò)誤；兩點(diǎn)電荷在a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，c點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度，正電荷到a、c兩點(diǎn)距離相等，，所以，故D錯(cuò)誤。 4. B 解析：由于等勢(shì)面密集的地方電場(chǎng)線密集，電場(chǎng)線密集的地方場(chǎng)強(qiáng)較大，故b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，即；因?yàn)閹щ娏繛?q的粒子經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)，在一小段時(shí)間內(nèi)粒子做減速運(yùn)動(dòng)，則由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面正交，所以電場(chǎng)線方向向左，所以b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，即，故選B。 5. BD 解析：根據(jù)動(dòng)能定理，則有，由于重力做正功，故電場(chǎng)力做負(fù)功，大小等于重力功，電勢(shì)能增加，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小；由于電場(chǎng)力做負(fù)功，故C點(diǎn)位于AB直線的右側(cè)，選項(xiàng)BD正確；故選BD。 6. C 解析：過a點(diǎn)向dc作垂線，垂足為e，f為bc的中點(diǎn)，根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意一條直線上距離相等的線段的電勢(shì)差相等的性質(zhì)，e為dc的中點(diǎn)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩條平行線上，距離相等的線段電勢(shì)差相等，e點(diǎn)電勢(shì)為12V，c點(diǎn)電勢(shì)為16V，f點(diǎn)電勢(shì)為20V，a f為等勢(shì)面，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面，電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于a f，場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)閎d方向，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；速度方向與bc夾角為45，從b到c為類平拋運(yùn)動(dòng)，沿初速度方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，根據(jù)幾何關(guān)系知?jiǎng)蛩僦本€運(yùn)動(dòng)方向的位移為，運(yùn)動(dòng)時(shí)間，所以C項(xiàng)正確；根據(jù)平拋結(jié)論知，速度方向與水平方向夾角的正切值和位移方向與水平方向夾角正切值的關(guān)系為，，，根據(jù)動(dòng)能定理有，質(zhì)子運(yùn)動(dòng)到c時(shí)的動(dòng)能，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7. AB 解析：在圖甲的等量負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，距離電荷越近的地方場(chǎng)強(qiáng)越大，故甲圖為兩個(gè)等量負(fù)點(diǎn)電荷的E－x圖象，選項(xiàng)A正確；等量負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，周圍的電勢(shì)均為負(fù)值，離負(fù)點(diǎn)電荷越近則電勢(shì)越低，故乙圖為兩個(gè)等量負(fù)點(diǎn)電荷的φ－x圖象，選項(xiàng)B正確；在等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的連線中點(diǎn)處電勢(shì)為零，但是場(chǎng)強(qiáng)不為零，丙圖為兩個(gè)等量負(fù)正點(diǎn)電荷的φ－x圖象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；兩個(gè)等量負(fù)正電荷的電場(chǎng)線，根據(jù)“沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，”的原理，從左側(cè)無窮遠(yuǎn)處向右電勢(shì)應(yīng)降低，負(fù)電荷所在位置處電勢(shì)最低，然后再慢慢增加，O點(diǎn)處電勢(shì)為零，則O點(diǎn)右側(cè)電勢(shì)為正，同理到達(dá)正電荷時(shí)電勢(shì)最大，經(jīng)過正電荷后電勢(shì)開始降低，直到無窮遠(yuǎn)處，電勢(shì)為零，D錯(cuò)誤。 8. 解：根據(jù)電勢(shì)的定義可知： ① 將WAB=J，C代入①式解得：（V） ② 由題意知將電荷從C點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做的功與從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功相同，所以（V） 因?yàn)?，所以A、C在同一等勢(shì)面上，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)方向垂直等勢(shì)面并且由高電勢(shì)處指向低電勢(shì)處，可得到該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向垂直于AC，指向左上方，如答圖所示。 9. 解：（1）根據(jù)題設(shè)條件可知，合外力和豎直方向夾角為37，所以電場(chǎng)力大小為：，電場(chǎng)力的方向水平向右，故電場(chǎng)力為，方向水平向右； （2）將該小球從電場(chǎng)中以初速度v0豎直向上拋出，小球沿豎直方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，有：， 沿水平方向做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a：， 小球上升到最高點(diǎn)的時(shí)間，此過程中小球沿電場(chǎng)方向位移：， 電場(chǎng)力做功，故小球上升到最高點(diǎn)的過程中，電勢(shì)能減少。