高考物理总复习6.2电场的能的性质课时作业新人教版选修3_1

【与名师对话】高考物理总复习6.2电场的能的性质课时作业新人教版选修3-11.某电场的电场线分布如右图所示，下列说法正确的是(　　)A．a点的电势高于b点的电势B．c点的电场强度大于d点的电场强度C．若将一正试探电荷由a点移到b点，电场力做负功D．若将一负试探电荷由c点移到d点，电势能增加解析：沿电场线方向电势降低，故A错；电场线密集的地方场强大，故B错；若将一正试探电荷由a点移到b点，是逆着电场线移动，所以电场力做负功，C对；若将一负试探电荷由c点移到d点，电场力做正功，所以电势能减少，D错答案：C2.(2022·海南卷)如右图所示，直线上有O，a，b，c四点，ab间的距离与bc间的距离相等．在O点处有固定点电荷．已知b点电势高于c点电势．若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则(　　)A．两过程中电场力做的功相等B．前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功C．前一过程中，粒子电势能不断减小D．后一过程中，粒子动能不断减小解析：已知b点电势高于a点电势可判断出O点是正电荷；负电荷从c向a运动电场力做正功，动能增大，电势能减小；cb间的场强小于ba间的场强，则前一过程电场力做功小于后一过程电场力做功．答案：C3．(2022·湖北省部分重点中学高三联考)关于静电场的各种表述，下列说法中正确的是(　　)A．所有带电体周围都存在电场，电场对处于其中的带电体都有力的作用B．电荷中和的实质是正负电荷产生的电场相叠加的结果C．若带电粒子在运动中只受电场力作用，其动能和电势能之和保持不变D．如果带电粒子在运动过程中只受电场力作用，其电势能一定减少解析：带电体周围存在电场，而电场对处于其中的带电体都有力的作用，选项A正确．电荷中和的实质是正负电荷产生的电场叠加的结果，选项B正确．带电粒子在电场中运动，若只受电场力作用，动能和电势能之间相互转化，选项C正确．电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加，选项D错误．答案：ABC4．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，据此可知(　　)A．带电粒子在R点的速度大于在Q点的速度6\nB．带电粒子在P点的电势能比在Q点的大C．带电粒子在R点的动能与电势能之和比在Q点的小，比在P点的大D．带电粒子在R点的加速度小于在Q点的加速度解析：根据牛顿第二定律可得aE＝ma，又根据电场线的疏密程度可以得出Q、R两点处电场强度的大小关系：ER>EQ，则带电粒子在R、Q两点处的加速度大小关系为aR>aQ，故D选项错误；由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用，只有动能与电势能之间的相互转化，则带电粒子的动能与电势能之和不变，故C选项错误；根据物体做曲线运动的轨迹与速度、合外力的关系可知，带电粒子在R处所受电场力的方向为沿电场线向右，又由于该粒子带负电，则在R处电场的方向应该向左，根据等势面与电场线的关系可得R、Q两点处电势的关系为φR>φQ，根据电势能与电势的关系Ep＝qφ及带电粒子的电性可得R、Q两点处电势能的关系为EpR<EpQ，则R、Q两点处动能的关系为EkR>EkQ，根据动能的定义式Ek＝mv2可得R、Q两点处速度的关系为vR>vQ，故A选项正确；P、Q两点处电势的关系为φP>φQ，根据电势能与电势的关系Ep＝qφ及带电粒子的电性可得P、Q两点处电势能的关系为EpP<EpQ，故B选项错误．答案：A5．(2022·江西省部分重点中学高三联考)在点电荷Q的电场中，一个α粒子通过时的轨迹如图实线所示，a、b为两个等势面，则下列判断中正确的是(　　)A．α粒子经过两等势面的动能Eka>EkbB．运动中粒子总是克服电场力做功C．Q可能为正电荷，也可能为负电荷D．α粒子在两等势面上的电势能Epa>Epb解析：由曲线运动的受力特点，合外力指向圆弧内侧，可得α粒子受到点电荷的斥力，故可判断该点电荷带正电，C选项错误；结合正电荷的电场线与等势面分布可知：φa<φb，α粒子由等势面b运动到等势面a的过程中由动能定理得W＝qUba，可见电场力做正功粒子的动能增加，Eka>Ekb，A选项正确；α粒子与点电荷之间存在斥力，故α粒子靠近点电荷的过程中，电场力做负功，粒子远离点电荷的过程中，电场力做正功，B选项错误；α粒子带正电，正电荷在电势高处电势能大，φa<φb故Epa<Epb，D选项错误．答案：A6．(2022·荆州市高中毕业班质量检查(Ⅰ))如图所示，匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，∠ABC＝∠CAB＝30°，BC＝2m．已知电场线平行于△ABC所在的平面，一个电荷量为q＝－1×10－6C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2×10－5J，由B移到C的过程中电场力做功6×10－6J，下列说法正确的是(　　)A．B、C两点的电势差UBC＝3VB．该电场的场强为1V/mC．正电荷由C点移到A点的过程中，电势能增加D．A点的电势低于B点的电势6\n解析：由UAB＝，则A、B两点的电势差UAB＝V＝12V，B、C两点的电势差UBC＝V＝－6V，则A、D错误；设AB的中点为D，则D点与C点的电势相等，即CD为一等势线，对AB两点，UAB＝Ed＝E·2BCcos30°，所以电场强度E＝2V/m，则B错误；又UAC＝UAB＋UBC＝6V，正电荷从C到A，电势能增加，则C正确．答案：C7．(2022·天津卷)两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点．一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则(　　A．q由A向O的运动是匀加速直线运动B．q由A向O运动的过程电势能逐渐减小C．q运动到O点时的动能最大D．q运动到O点时电势能为零解析：两等量正点电荷在中垂线MN上的电场强度方向从O点向两侧沿中垂线指向无穷远处，场强大小从O点沿MN到无穷远处先变大后变小，因此负电荷由静止释放后，在变化的电场力作用下做直线运动的加速度不断变化，A项错误；由A到O电场力做正功，电势能减小，B项正确；在MN上O点电势最高，因此负电荷在O点的电势能最小，由于只有电场力做功，因此电势能与动能的和是一定值，电势能最小时，动能最大，C项正确；O点的电势不为零，因此负电荷在O点时的电势能不为零，D项错误．答案：BC8．有一个大塑料圆环固定在水平面上，以圆环圆心为坐标原点建立平面直角坐标系．其上面套有两个带电小环1和小环2，小环2固定在半圆环ACB上某点(图中未画出)，小环1原来在A点．现让小环1逆时针从A转到B点(如图a)，在该过程中坐标原点O处的电场强度沿x轴方向的分量Ex随θ变化的情况如图b所示，沿y轴方向的分量Ey随θ变化的情况如图c所示，则下列说法正确的是(　　)A．小环2可能在AC间的某点B．小环1带负电，小环2带正电C．小环1在转动过程中，电势能先减小后增大D．坐标原点O处的电势一直为零解析：小环1在O处产生的电场Ex1＝－cosθ，Ey1＝－sinθ；而小环2在O处产生的电场Ex2＝Ex＋cosθ，Ey2＝Ey＋sinθ，由图b、图c分析易知小环1带正电，小环2在C点带负电，且q1＝－q2，坐标原点O处在两等量电荷的中垂线上，电势一直为零，则AB错误，D正确；小环1在转动过程中电场力先做负功再做正功，电势能先增大后减小，则C错误．答案：D6\n9．(2022·湖北襄阳普通高中调研统一测试)如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，ab＝cd＝L，ad＝bc＝2L，电场线与矩形所在平面平行．已知a点电势为20V，b点电势为24V，d点电势为12V．一个质子从b点以v0的速度射入此电场，入射方向与bc成45°角，一段时间后经过c点．不计质子的重力．下列判断正确的是(　　)A．c点电势高于a点电势B．场强的方向由b指向dC．质子从b运动到c所用的时间为D．质子从b运动到c，电场力做功为4eV解析：由于在匀强电场中，同一直线上距离相等的两点电势差相等，根据a、b、d三点的电势可以确定其它点的电势，再找出等势面，由电场方向与等势面垂直找出电场方向如图所示：因此c点电势低于a点电势，A错；电场方向由b指向ad中点M，B错；质子从b运动到c做类平抛运动，沿电场方向匀加速直线运动，沿与bc成45°角做匀速直线运动，因此所用的时间是，C正确；质子从b运动到c，电场力做功为8eV，所以D错．答案：C10．(2022·江西省部分重点中学高三联考)如图所示，ABC是固定在竖直平面内的绝缘圆弧轨道，A点与圆心O等高，B、C点处于竖直直径的两端，PA是一段绝缘的竖直圆管，两者在A点平滑连接，整个装置处于方向水平向右的匀强电场中．一质量为m、电荷量为＋q的小球从管内与C点等高处由静止释放，一段时间后小球离开圆管进入圆弧轨道运动．已知匀强电场的电场强度E＝(g为重力加速度)，小球运动的过程中电荷量保持不变，忽略圆管和轨道的摩擦阻力．(1)求小球在圆管内运动过程中受到圆管的压力；(2)求小球刚离开A点瞬间对圆弧轨道的压力；(3)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点．解析：(1)由受力分析得：小球受到圆管的压力FN＝qE即FN＝mg/2，方向水平向左(2)离开A点瞬间，设小球速度为v，有v2＝2gR根据受力分析，设轨道对小球的弹力为FN1，有FN1＋qE＝联立解得：FN1＝mg则小球对轨道的压力为mg，方向水平向左(3)设小球能沿轨道到达C点，小球由P运动到C，根据动能定理，有6\nqER＝mv在C点，受力分析，则mg＋FN2＝联立解得：FN2＝0假设成立，小球恰能沿轨道到达C点答案：(1)mg/2，方向水平向左　(2)mg，方向水平向左　(3)见解析11．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，D点为O点在斜面上的垂足，OM＝ON，带负电的小物体以初速度v1＝5m/s从M点沿斜面上滑，到达N点时速度恰好为零，然后又滑回到M点，速度大小变为v2＝3m/s.若小物体电荷量保持不变，可视为点电荷．(1)带负电的小物体从M向N运动的过程中电势能如何变化，电场力共做多少功？(2)N点的高度h为多少？(3)若物体第一次到达D点时速度为v＝4m/s，求物体第二次到达D点时的速度v′.解析：(1)O点处点电荷带正电，在斜面上运动的小物体带负电，小物体从M向N运动的过程中，两物体是先靠近再远离，其相互间的静电引力先做正功后做负功，所以电势能先减少后增加；由于M、N到O点一样远，为等势点，即小物体从M到N点电场力做功为零．(2)小物体在斜面上运动时，向上与向下运动到同一点其受到的静电力是一样的，则斜面对物体的支持力不变，滑动摩擦力大小不变，由此可得从M点运动到N点与从N点运动到M点，小物体克服摩擦力做的功是相同的，对两个过程运用动能定理得－mgh－Wf＝0－mv、mgh－Wf＝mv－0，从而可以解得h＝＝0.85m(3)小物体在运动到关于D点的两对称点上受到的静电力是大小相等，方向与斜面的夹角相同，为此在垂直斜面方向上的分力相等，摩擦力也大小相等，所以物体从M到D以及从N到D克服摩擦力做功相等，设为Wf/2.分别应用动能定理M到D：－mg－＋W电＝mv2－mvN到D：mg－＋W电＝mv′2－0(公式中将克服摩擦做功写成其他符号的也可)mv′2－mv2＋mv＝m(v＋v)v′＝＝2m/s6\n答案：(1)电势能先减少后增加，由于M、N为等势点，所以带电体在两点间运动时电场力做功为0(2)h＝0.85m　(3)v′＝2m/s6