1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时提升作业 二十一电场能的性质的描述(45分钟100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。15题为单选题,68题为多选题)1.如图所示,A、B是真空中的两个等量异种点电荷,M、N、O是AB连线的垂线上的点,且AOOB。一带负电的试探电荷仅受电场力作用,运动轨迹如图中实线所示,M、N为轨迹和垂线的交点,设M、N两点的场强大小分别为EM、EN,电势分别为M、N。下列说法中正确的是()A.点电荷A一定带正电B.EM小于ENC.M大于ND.此试探电荷在M处的电势能
2、小于在N处的电势能【解析】选B。试探电荷受到的电场力指向轨迹弯曲的一侧,所以该负电荷受到的电场力指向带正电的电荷,所以B带的是正电,故A错误;因为AOOB,根据等量异种点电荷电场线及等势面分布特点可知,所以EM小于EN,M小于N,故B正确,C错误;M小于N,则负电荷在M处的电势能大于在N处的电势能,故D错误。【加固训练】(2015江苏高考)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则()A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低【解析】选A、C、D。
3、从图中看到,a点的电场线比b点的电场线密,所以a点的电场强度比b点的大,A项正确;两个负电荷在c点的合场强为0,正电荷在c点有场强,方向竖直向下,两个负电荷在d点产生的场强叠加后方向竖直向下,正电荷在d点产生的场强方向竖直向上,因为正电荷到c、d距离相等,所以,叠加后的合场强肯定是c点大,C项正确;沿电场线的方向电势降低,所以a点的电势比b点的低,B项错误;从以上分析看到正电荷到c点的合场强大于到d点的合场强,所以相同的距离场强大的,电势差更大,因此c点的电势比d点的低,D项正确。2.在光滑绝缘的水平桌面上,存在着方向水平向右的匀强电场,电场线如图中实线所示。一带正电、初速度不为零的小球从桌面
4、上的A点开始运动,到C点时,突然受到一个外加的水平恒力F作用而继续运动到B点,其运动轨迹如图中虚线所示,v表示小球在C点的速度。则下列判断中正确的是()世纪金榜导学号42722472A.小球在A点的电势能比在B点的电势能小B.恒力F的方向可能水平向左C.恒力F的方向可能与v方向相反D.在A、B两点小球的速率不可能相等【解析】选B。小球由A运动到B,电场力做正功,电势能减少,小球在A点的电势能比在B点的电势能大,A错误;由运动轨迹可知,恒力F的方向可能水平向左,B正确,C错误;若小球由A运动到B的过程中,电场力做功与克服恒力做功相等,则在A、B两点小球的速率相等,D错误。【加固训练】如图所示,虚
5、线所示的圆是某点电荷电场中某等势面的截面。a、b两个带电粒子以相同的速度,从电场中P点沿等势面的切线方向飞出,粒子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示,M、N是轨迹上的点,且M、N的连线经过虚线圆的圆心。则在开始运动的一小段时间内(粒子在图示区域内),下列说法正确的是()A.M处电场强度大于N处电场强度B.a粒子的速度将逐渐减小,b粒子的速度将逐渐增大C.若a粒子为正电荷、b粒子必为负电荷D.a、b两个粒子的电势能均增大,但无法比较M、N处的电势高低【解析】选C。由于电场是点电荷产生的,所以场源电荷必在图中虚线圆的圆心处,M点离场源电荷更远,所以M处电场强度小于N处电场强度,A错误;a、b
6、两粒子的受力方向都沿虚线圆的半径方向且指向轨迹凹侧,速度方向与受力方向的夹角均为锐角,所以电场力都做正功,速度大小都在变大,B错误;两电荷在P点的速度方向相同,之后偏转方向不同,所以受力方向相反,故一定为异种电荷,C正确;电场力对两个电荷都做正功,所以电势能都减小,由于两电荷的电性不确定,所以电势高低无法判断,故D错误。3.(2017石家庄模拟)如图所示,真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体,以球心为坐标原点,沿半径方向建立x轴。理论分析表明,x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示,则()A.x2处场强大小为B.球内部的电场为匀强电场C.x1、x2两点处的电势相同D.假设将试探电荷沿
7、x轴移动,则从x1移到R处和从R移到x2处电场力做功相同【解析】选A。计算x2处的电场强度时,可把带电球体等效为位于原点的点电荷,则有x2处场强大小为E=k,故A正确;由乙图E-x图象可知,球内部由O到球表面区间电场强度均匀增大,所以内部电场为非匀强电场,故B错误;x轴上O点右侧的电场方向始终是向右的,沿着电场的方向电势逐渐减小,可知,故C错误;E-x图象与x轴所围面积表示电势差,由乙图可知两处面积不相等,所以x1处与球表面、球表面与x2处的电势差不同,则将试探电荷沿x轴从x1移到R处和从R移到x2处电场力做功不相同,故D错误。【加固训练】如图所示,实线为不知方向的几条电场线,从电场中M点以相
8、同速度垂直于电场线方向飞入a、b两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示。则()A.a一定带正电,b一定带负电B.a的速度将减小,b的速度将增大C.两个粒子的动能,一定一个增加一个减少D.两个粒子的电势能,一定都减少【解析】选D。粒子做曲线运动,所受力的方向指向轨迹的内侧,所以能判断a、b一定带异种电荷,但是不清楚哪一个是正电荷,哪一个是负电荷,故A错误;粒子做曲线运动,所受力的方向指向轨迹的内侧,从图中轨迹变化来看电场力都做正功,动能都增大,速度都增大,故B、C错误;电场力都做正功,故电势能都减小,故D正确。4.空间某一静电场的电势在x轴上分布如图所示,x轴上有B、C两点,则下
9、列说法中正确的有()世纪金榜导学号42722473A.B点的场强小于C点的场强B.同一试探电荷在B、C两点的电势能可能相同C.负电荷沿x轴从B点移到C点的过程中,电势能先减小后增大D.B点电场强度沿x轴的分量与C点电场强度沿x轴分量方向相同【解析】选C。在B点和C点附近分别取很小的一段x,由图象,B点对应的电势差大于C点对应的电势差,将这一小段距离内的电场看作匀强电场有E=,可见EBxECx,故选项A错误;根据电势能与电势的关系Ep=q可知,同一试探电荷在B、C两点的电势能一定不相同,故选项B错误;负电荷在电势高处的电势能小,所以负电荷沿x轴从B点移到C点的过程中,电势能先减小后增大,故选项C
10、正确;沿电场方向电势降低,在O点左侧,EBx的方向沿x轴负方向,在O点右侧,ECx的方向沿x轴正方向,B点电场强度沿x轴的分量与C点电场强度沿x轴分量方向相反,故选项D错误。【加固训练】两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两点电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势均为零,ND段中的C点电势最高,则()A.N点的电场强度大小为零B.A点的电场强度大小为零C.NC间场强方向沿x轴正方向D.将一负点电荷从N点移到D点,电场力先做正功后做负功【解析】选D。-x图象的斜率等于电场强度E,图线在A、N两点处的斜率都不等于0,则知N、A两点的场强均不为零,A、B错
11、误;从N点到C点各点电势逐渐增大,说明这是逆着电场线方向,即NC间场强方向从C指向N,即指向x轴负方向,C错误;将一负点电荷从N点移到D点,电势先增大后减小,电势能先减小后增大,所以电场力先做正功后做负功,D正确。故选D。【总结提升】由-x图象分析场强、电势的大小关系(1)在-x图象中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向。(2)电场强度的大小等于-x图线的斜率大小,电场强度为零处,-x图线存在极值,其切线的斜率为零。(3)在-x图象中分析移动电荷时电势能的变化,可用WAB=qUAB,分析WAB的正负,然后做出判断。5.如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组
12、平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为M、N、P、Q。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则()A.直线a位于某一等势面内,MQB.直线c位于某一等势面内,MNC.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功【解题指导】解答本题时应从以下三点进行分析:(1)熟练掌握匀强电场的特点。(2)根据电场力做负功判断两点电势的高低。(3)根据电子两次做功相等分析N、P两点电势的高低。【解析】选B。根据电子移动过程中电场力做负功,可知MN,MP,由于电场力做功相等,可知N=P,直线d位于同一等势面内,根据匀强电场的特点,可判断直线
13、c也位于同一等势面内,故选项B正确,A错误;由于M=Q,电子由M点到Q点,电场力做功为零,C错误;因为P1),到达b点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,求:(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数。(2)Ob两点间的电势差UO b。(3)小滑块运动的总路程s。【解析】(1)由Aa=Bb=,O为A、B连线的中点得:a、b关于O点对称,则Uab=0设小滑块与水平面间的摩擦力大小为f,对于滑块从ab过程,由动能定理得:qUab-f=0-E0而f=mg由式得:=(2)对于滑块从Ob过程,由动能定理得:qUO b-f=0-nE0由式得:UOb=-(3)对于小滑块从a开始运动到最终在O点停下的整个过程,由动能
14、定理得:qUaO-fs=0-E0而UaO=-UOb=由式得:s=L答案:(1)(2)-(3)L10.(14分)如图所示,固定于同一条竖直线上的点电荷A、B相距为2d,电量分别为+Q和-Q。MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球p,质量为m、电量为+q(可视为点电荷,q远小于Q),现将小球p从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球p向下运动到距C点距离为d的O点时,速度为v。已知MN与AB之间的距离也为d,静电力常量为k,重力加速度为g。求:(1)C、O间的电势差UC O。(2)小球p经过O点时加速度的大小。(3)小球p经过与点电荷B等高的D点时速度的大小。【解析】(1)小球
15、p由C运动到O时,受重力和电场力作用,由动能定理得:mgd+qUCO=mv2-0解得:UCO=(2)小球p经过O点时受力分析如图所示,由库仑定律得:F1=F2=k二者的合力为F=F1cos45+F2cos45=由牛顿第二定律得:mg+F=ma解得:a=g+(3)小球p由O运动到D的过程,由动能定理得:mgd+qUOD=m-mv2由电场分布的对称性可知UC O=UO D解得:vD=v答案:(1)(2)g+(3)v【能力拔高题】1.(8分)(2017衡水模拟)如图所示,一均匀带正电绝缘细圆环水平固定,环心为O点。带正电的小球从O点正上方的A点由静止释放,穿过圆环中心O,并通过关于O与A点对称的A点
16、。取O点为重力势能零点。关于小球从A点运动到A点的过程中,小球的加速度a、重力势能EpG、机械能E、电势能Ep电随位置变化的情况,下列说法中正确的是()世纪金榜导学号42722476A.从A到O的过程中a一定先增大后减小,从O到A的过程中a一定先减小后增大B.从A到O的过程中EpG小于零,从O到A的过程中EpG大于零C.从A到O的过程中E随位移增大均匀减小,从O到A的过程中E随位移增大均匀增大D.从A到O的过程中Ep电随位移增大非均匀增大,从O到A的过程中Ep电随位移增大非均匀减小【解析】选D。圆环中心的场强为零,无穷远处场强也为零,则小球从A到圆环中心的过程中,场强可能先增大后减小,也可能一
17、直减小,则小球所受的电场力可能先增大后减小,方向竖直向上;也可能一直减小,方向向上,由牛顿第二定律可知,重力不变,则加速度可能先减小后增大,也可能一直增大,故选项A错误;小球从A到圆环中心的过程中,重力势能EpG=mgh,小球穿过圆环中心到A的过程中,EpG=-mgh,故选项B错误;小球从A到圆环中心的过程中,电场为非匀强电场,电场力做负功,但不是均匀变化的,机械能减小,但不是均匀减小,小球穿过圆环中心到A的过程中,同理,故选项C错误;由于圆环所产生的是非匀强电场,小球下落的过程中,电场力做功与下落的高度之间是非线性关系,电势能变化与下落高度之间也是非线性关系,故选项D正确。2.(16分)如图
18、,O、A、B为同一竖直平面内的三个点,OB沿竖直方向,BOA =60,OB=OA。将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出,小球在运动过程中恰好通过A点。使此小球带电,电荷量为q(q0),同时加一匀强电场,场强方向与OAB所在平面平行。现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球,该小球通过了A点,到达A点时的动能是初动能的3倍;若该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出,恰好通过B点,且到达B点时的动能为初动能的6倍。重力加速度大小为g。求:世纪金榜导学号42722477(1)无电场时,小球到达A点时的动能与初动能的比值。(2)电场强度的大小和方向。【解题指导】解答本题需要注意以
19、下三点:(1)不存在电场时,小球做平抛运动,要根据平抛运动规律求解。(2)加上电场后,小球还受到电场力作用,有电场力做功,会涉及电势能的变化,可根据能量守恒定律求解。(3)要把握匀强电场电势变化的特点,即在匀强电场中电势降落是均匀的。【解析】(1)设小球的初速度为v0,初动能为Ek0,从O点运动到A点的时间为t,令OA=d,则OB=d,根据平抛运动的规律有dsin60=v0tdcos60=gt2又有Ek0=m由式得Ek0=mgd设小球到达A点时的动能为EkA,则EkA=Ek0+mgd由式得=(2)加电场后,小球从O点到A点和B点,高度分别降低了和,设电势能分别减小EpA和EpB,由能量守恒及式得EpA=3Ek0-Ek0-mgd=Ek0EpB=6Ek0-Ek0-mgd=Ek0在匀强电场中,沿任一直线,电势的降落是均匀的。设直线OB上的M点与A点等电势,M与O点的距离为x,如图,则有=解得x=d。MA为等势线,电场必与其垂线OC方向平行。设电场方向与竖直向下的方向的夹角为,由几何关系可得=30即电场方向与竖直向下的方向的夹角为30。设电场强度的大小为E,有qEdcos30=EpA由式得E=答案:(1)(2)方向与竖直向下的方向的夹角为30关闭Word文档返回原板块
