《2019屆高中物理二輪復習 熱點題型專練 專題6.2 電場能的性質(zhì)(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019屆高中物理二輪復習 熱點題型專練 專題6.2 電場能的性質(zhì)(含解析)(10頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題6.2 電場能的性質(zhì)
1.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軸上的電場強度和電勢的說法中正確的是 ( )
A.O點的電場強度為零,電勢最低
B.O點的電場強度為零,電勢最高
C.從O點沿x軸正方向,電場強度減小,電勢升高
D.從O點沿x軸正方向,電場強度增大,電勢降低
答案:B
2.如圖所示,高速運動的α粒子被位于O點的重原子核散射,實線表示α粒子運動的軌跡,M、N和Q為軌跡上的三點,N點離核最近,Q點比M點離核更遠,則 ( )
A.α粒子在M點的速率比在Q點的大
B.三點中,α粒子在N點的電勢能最大
C.在重
2、核產(chǎn)生的電場中,M點的電勢比Q點的低
D.α粒子從M點運動到Q點,電場力對它做的總功為負功
答案:B
解析:由題圖α粒子的運動軌跡可知,α粒子受重原子核的斥力作用而運動,故重核帶正電,周圍電勢為正;因Q點比M點離核更遠,故α粒子從M到Q,電場力做正功,動能增大,速度增大,A、D均錯;N點離核最近,電勢能最大,B對;沿電場線方向,電勢降低,故M點比Q點電勢高,C錯。
3.如圖,在點電荷Q產(chǎn)生的電場中,將兩個帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點,虛線為等勢線。取無窮遠處為零電勢點,若將q1、q2移動到無窮遠的過程中外力克服電場力做的功相等,則下列說法正確的是 ( )
A.A點電
3、勢大于B點電勢
B.A、B兩點的電場強度相等
C.q1的電荷量小于q2的電荷量
D.q1在A點的電勢能小于q2在B點的電勢能
答案:C
4.一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用,做初速度為零的直線運動,取該直線為x軸,起始點O為坐標原點,其電勢能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)電場力做功與電勢能的關(guān)系:W電=-ΔEp=EpO-Ep,則Ep=EpO-W電,則粒子的電勢能隨位移變化的圖象斜率絕對值對應(yīng)粒子所受的靜電力大小,故可知電場力、電場強度及粒子的加速度大小隨位移的增加而減小,所以選項A錯誤,選項D正確;根據(jù)動能定理有W電=E
4、k-0,則Ek=W電,則粒子的動能隨位移變化的斜率絕對值對應(yīng)電場力的大小,故選項B錯誤;粒子沿x軸的運動是一個加速度減小的加速運動,故速度與位移不是線性關(guān)系,選項C錯誤。
5.兩異種點電荷電場中的部分等勢面如圖所示,已知A點電勢高于B點電勢。若位于a、b處點電荷的電荷量大小分別為qa和qb,則 ( )
A.a(chǎn)處為正電荷,qa<qb B.a(chǎn)處為正電荷,qa>qb
C.a(chǎn)處為負電荷,qa<qb D.a(chǎn)處為負電荷,qa>qb
答案:B
解析:根據(jù)A點電勢高于B點電勢可知,a處為正電荷,a電荷處的等勢面比b電荷處的等勢面密,所以qa>qb,選項B正確。
17.如圖,半徑為R的均
5、勻帶電薄球殼,其上有一小孔A.已知殼內(nèi)的場強處處為零;殼外空間的電場,與將球殼上的全部電荷集中于球心O時在殼外產(chǎn)生的電場一樣.一帶正電的試探電荷(不計重力)從球心以初動能Ek0沿OA方向射出.下列關(guān)于試探電荷的動能Ek與離開球心的距離r的關(guān)系圖線,可能正確的是( )
18.如圖所示,勻強電場方向平行于xOy平面,在xOy平面內(nèi)有一個半徑為R=5 m的圓,圓上有一個電荷量為q=+1×10-8 C的試探電荷P,半徑OP與x軸正方向的夾角為θ,P沿圓周移動時,其電勢能Ep=2.5×10-5sin θ(J),則( )
A.x軸位于零勢面上
B.電場強度大小為500 V/m,方
6、向沿y軸正方向
C.y軸位于零勢面上
D.電場強度大小為500 V/m,方向沿x軸正方向
解析:A 由Ep=2.5×10-5sin θ(J)知,x軸上的勢能為零,是零勢面,電場線沿y軸方向,A正確,C錯誤;當θ=90°時,Ep=2.5×10-5 J=EqR,解得E=500 V/m,此時電勢能大于零,故電場強度的方向沿y軸負方向,B、D錯誤.
19.兩電荷量分別為q1和q2的點電荷固定在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)系如圖所示,其中C為ND段電勢最低的點,則下列說法正確的是( )
A.q1、q2為等量異種電荷
B.N、C兩點間場強方向沿x軸負方向
C.
7、N、D兩點間的電場強度大小沿x軸正方向先減小后增大
D.將一正點電荷從N點移到D點,電勢能先增大后減小
20.如圖所示,質(zhì)量為m,帶電量為q的粒子,以初速度v0,從A點豎直向上射入真空中沿水平方向的勻強電場中,粒子通過電場中B點時,速率vB =2v0,方向與電場的方向一致,則A、B兩點的電勢差為( )
A. B.
C. D.
解析:C 粒子在豎直方向做勻減速直線運動
2gh=v①
電場力做正功,重力做負功,則根據(jù)動能定理有
qU-mgh=mv-mv②
解方程①②可得,A、B兩點電勢差為.
21.(多選)如圖所示,在一個勻強電場中有一個四邊形ABCD,電場方向與四邊
8、形ABCD平行,其中M為AD的中點,N為BC的中點.一個電荷量為q的帶正電粒子,從A點移動到B點過程中,電勢能減小W1,若將該粒子從D點移動到C點,電勢能減小W2,下列說法正確的是( )
A.勻強電場的場強方向必沿AB方向
B.若將該粒子從M點移動到N點,電場力做功W=
C.若D、C之間的距離為d,則該電場的場強大小為E=
D.若M、N之間的距離為d,該電場的場強最小值為E=
22.(多選)一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運動,其電勢能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示,其中0~x2段是對稱的曲線,x2~x3段是直線,則下列說法正確的是( )
A.x1處電場強度
9、為零
B.x1、x2、x3處電勢φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ1>φ2>φ3
C.粒子在0~x2段做勻變速運動,x2~x3段做勻速直線運動
D.x2~x3段是勻強電場
解析:ABD 根據(jù)電勢能與電勢的關(guān)系Ep=qφ及場強與電勢的關(guān)系E=-得E=·(-),由數(shù)學知識可知Ep-x圖象切線的斜率等于,x1處切線斜率為零,則x1處電場強度為零,故A正確.由題圖可看出在0~x1段圖象切線的斜率不斷減小,由A知場強減小,粒子所受的電場力減小,加速度減小,做非勻變速運動.x1~x2段圖象切線的斜率不斷增大,場強增大,粒子所受的電場力增大,做非勻變速運動.x2~x3段斜率不變,場強不變,即電場強度大小和方
10、向均不變,是勻強電場,粒子所受的電場力不變,做勻變速直線運動,故C錯誤,D正確.根據(jù)電勢能與電勢的關(guān)系Ep=qφ可知粒子帶負電,q<0,則電勢能越大,粒子所在處的位置電勢越低,所以有φ1>φ2>φ,故B正確.
23.轉(zhuǎn)動動能是物體動能的一種形式,它特指物體圍繞某一點或某一軸轉(zhuǎn)動所具有的動能.如圖所示的是實驗室中一種展示和測量轉(zhuǎn)動動能的裝置,一個由四根長為l的絕緣輕質(zhì)剛性桿組成的正方形水平放置,在其四個端點a、b、c、d分別固定質(zhì)量均為m、電荷量均為q的點電荷,其中a點帶負電荷,其余b、c、d三點帶正電荷,正方形可繞中心豎直軸O在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動.現(xiàn)將正方形裝置放入一個水平電場中,初始位置a
11、O連線與電場方向垂直,在電場力作用下,該裝置從靜止開始發(fā)生旋轉(zhuǎn),測量其轉(zhuǎn)動角速度便可知轉(zhuǎn)動動能.下列分析正確的是(分析時可不考慮豎直轉(zhuǎn)動軸O處的摩擦力)( )
A.在電場力作用下裝置從靜止開始將向順時針方向轉(zhuǎn)動
B.在電場力作用下裝置從靜止開始將沿逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)圈
C.在電場力作用下裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動的最大轉(zhuǎn)動動能Ekm=Eql
D.在電場力作用下裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動的最大角速度ωkm=
24.如圖所示,空間中存在沿x軸的靜電場,其電勢φ沿x軸的分布如圖所示,x1、x2、x3、x4是x軸上的四個點,質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子(不計重力),以初超度v0從O點沿x軸正方向進入
12、電場,在粒子沿x軸運動的過程中,下列說法正確的是( )
A.粒子在x2點的速度為0
B.從x1到x3點的過程中,粒子的電勢能先減小后增大
C.若粒子能到達x4處,則v0的大小至少應(yīng)為
D.若v0=,則粒子在運動過程中的最大動能為3qφ0
25.靜電場方向平行于x軸,以坐標原點為中心,其電勢φ隨x的分布如圖所示,圖中φ0和d為已知量.一個帶負電的粒子僅在電場力作用下,以坐標原點O為中心沿x軸方向在A、B之間做周期性運動.已知該粒子質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0),經(jīng)過坐標原點時速度為v.求:
(1)粒子在電場中所受電場力的大?。?
(2)A點離坐標原點O的距離.
13、
(3)粒子的運動周期.
解析:(1)由題意知,勻強電場的電場強度的大小E=
由F=qE解得粒子所受電場力的大小F=
(2)由題意得,粒子在A點時,速度為零.設(shè)A點離坐標原點O能距離為x,則粒子運動的加速度大小
a==,v2=2ax,兩式聯(lián)立解得x=
(3)粒子在四分之一周期內(nèi)v=at
粒子的運動周期T=4t,聯(lián)立解得T=
答案:(1) (2) (3)
26. 如圖所示,在O點放置一個正電荷,在過O點的豎直平面內(nèi)的A點,自由釋放一個帶正電的小球,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(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實線表示)相交于B、C兩點,O、C在同一水
14、平線上,∠BOC=30°,A距離OC的豎直高度為h。若小球通過B點的速度為v,試求:
(1)小球通過C點的速度大小。
(2)小球由A到C的過程中電勢能的增加量。
答案:(1) (2)mgh-mv2-mgR
27.如圖,勻強電場中有一半徑為r的光滑絕緣圓軌道,軌道平面與電場方向平行。a、b為軌道直徑的兩端,該直徑與電場方向平行。一電荷量為q(q>0)的質(zhì)點沿軌道內(nèi)側(cè)運動,經(jīng)過a點和b點時對軌道壓力的大小分別為Na和Nb。不計重力,求電場強度的大小E、質(zhì)點經(jīng)過a點和b點時的動能。
答案:E=(Nb-Na) Eka=(Nb+5Na)
Ekb=(5Nb+Na)
解析:質(zhì)點所
15、受電場力的大小為
f=qE ①
設(shè)質(zhì)點質(zhì)量為m,經(jīng)過a點和b點時的速度大小分別為va和vb,由牛頓第二定律有
f+Na=m ②
Nb-f=m ③
28.如圖(a)所示,傾角θ=30°的光滑固定斜桿底端固定一電量為Q=2×10-4C的正點電荷,將一帶正電小球(可視為點電荷)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為重力勢能隨位移變化圖像,線2為動能隨位移變化圖像(靜電力恒量K=9×109N·m2/C2)則:
(1)請描述小球向上運動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電荷Q形成的電場的電勢差U。
答案:(1)見解析 (2)4kg 1.11×10-5C (3) 4.23×106V
解析:(1)先沿斜面向上做加速度逐漸減小的加速運動,再沿斜面向上做加速度逐漸增大的減速運動,直至速度為零。
(2)由線1可得EP=mgh=mgsinθ,斜率k=20=mgsin30°,所以m=4kg
當達到最大速度時帶電小球受力平衡mgsinθ=kqQ/s,由線2可得s0=1m,
得q=mgssinθ/kQ=1.11×10-5C
10