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

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電場能性質(zhì)的描述——電勢差 （答題時(shí)間：30分鐘） 1. 如圖，a、b為沿豎直方向電場線上的兩點(diǎn)，一帶電小球從a點(diǎn)由靜止釋放，沿電場線向上運(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)的電勢比b點(diǎn)的電勢高 B. a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大 C. 帶電小球受到的電場力方向始終豎直向上 D. 帶電小球在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的電勢能大 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)電勢隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A、N兩點(diǎn)的電勢為零，ND段中C點(diǎn)電勢最高，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、邊長為L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軸對稱。下列判斷正確的是（ ） A. 四點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢最低 B. a、b兩點(diǎn)的電勢差Uab等于a、d兩點(diǎn)的電勢差Uad C. 將一正的試探電荷沿a→b→c從a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電勢能先增大后減小 D. a點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小大于c點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小 4. 如圖為某靜電場中一區(qū)域內(nèi)的等勢線，相鄰等勢線的電勢差相等，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)的電場強(qiáng)度大小分別為和，電勢分別為和，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)電場與水平方向成15o角，在豎直平面內(nèi)的直線AB與場強(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. 小球的電勢能增加 C. 小球的重力勢能增加 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)電場中的四個(gè)點(diǎn)，且ab∥cd、ab⊥bc，bc＝cd＝2ab＝2l，電場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)電勢為14V B. 場強(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強(qiáng)和電勢的分布，下列說法正確的是（規(guī)定x軸正方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的正方向、無窮遠(yuǎn)的電勢為零）（ ） 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)，電場力做功J，再由B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，電荷克服電場力做功J，取B點(diǎn)電勢為零，求A、C兩點(diǎn)的電勢及場強(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。若在電場中，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）小球受到的電場力的大小及方向； （2）小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢能變化量。  1. BCD 解析：小球開始由靜止向上運(yùn)動(dòng)，電場力大于重力，且方向豎直向上。但由于小球的電性未知，不能判斷電場線的方向，所以不能判斷a、b兩點(diǎn)電勢的高低，故A錯(cuò)誤；由題意可知，電場力方向始終豎直向上，帶電小球受兩個(gè)力：重力和電場力，在a點(diǎn)，電場力大于重力，到b點(diǎn)恰好速度為零，可知先加速后減速，所以b點(diǎn)所受的電場力小于重力，所以a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大，故B、C正確；由a到b，電場力一直做正功，則電勢能減小，則a點(diǎn)的電勢能大于b點(diǎn)的電勢能，故D正確，故選BCD。 2. BD 解析：根據(jù)正電荷遠(yuǎn)離場源電荷電勢降低，靠近負(fù)電荷電勢逐漸降低，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強(qiáng)度，C點(diǎn)切線的斜率為零，電場強(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)生的電場強(qiáng)度疊加而成，兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(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)電勢升高，電場力對電荷做正功，從C點(diǎn)移到D點(diǎn)電勢降低，電場力對電荷做負(fù)功，電場力先做正功后做負(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)電荷電場疊加后，電勢為標(biāo)量，實(shí)際某點(diǎn)電勢為兩電場中電勢的代數(shù)和，故有 ，即，則A正確；b、d關(guān)于x軸對稱，在同一等勢面上，電勢相等，即，，故B正確；a→b→c電勢逐漸降低，將一正的試探電荷沿a→b→c從a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電場力一直做正功，電勢能一直減小，故C錯(cuò)誤；兩點(diǎn)電荷在a點(diǎn)的電場強(qiáng)度，c點(diǎn)電場強(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：由于等勢面密集的地方電場線密集，電場線密集的地方場強(qiáng)較大，故b點(diǎn)的場強(qiáng)大于a點(diǎn)的場強(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)，則由于電場線與等勢面正交，所以電場線方向向左，所以b點(diǎn)電勢高于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，故電場力做負(fù)功，大小等于重力功，電勢能增加，重力勢能減小，機(jī)械能減??；由于電場力做負(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)電場中任意一條直線上距離相等的線段的電勢差相等的性質(zhì)，e為dc的中點(diǎn)，勻強(qiáng)電場中兩條平行線上，距離相等的線段電勢差相等，e點(diǎn)電勢為12V，c點(diǎn)電勢為16V，f點(diǎn)電勢為20V，a f為等勢面，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；電場線垂直于等勢面，電場強(qiáng)度方向垂直于a f，場強(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)電荷的電場中，在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)的場強(qiáng)為零，距離電荷越近的地方場強(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)電荷的電場中，周圍的電勢均為負(fù)值，離負(fù)點(diǎn)電荷越近則電勢越低，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)電荷的電場中的連線中點(diǎn)處電勢為零，但是場強(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)正電荷的電場線，根據(jù)“沿電場線方向電勢降低，”的原理，從左側(cè)無窮遠(yuǎn)處向右電勢應(yīng)降低，負(fù)電荷所在位置處電勢最低，然后再慢慢增加，O點(diǎn)處電勢為零，則O點(diǎn)右側(cè)電勢為正，同理到達(dá)正電荷時(shí)電勢最大，經(jīng)過正電荷后電勢開始降低，直到無窮遠(yuǎn)處，電勢為零，D錯(cuò)誤。 8. 解：根據(jù)電勢的定義可知： 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)電場力做的功與從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場力做功相同，所以（V） 因?yàn)椋訟、C在同一等勢面上，根據(jù)場強(qiáng)方向垂直等勢面并且由高電勢處指向低電勢處，可得到該電場的場強(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，所以電場力大小為：，電場力的方向水平向右，故電場力為，方向水平向右； （2）將該小球從電場中以初速度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方向位移：， 電場力做功，故小球上升到最高點(diǎn)的過程中，電勢能減少。