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2021年高考物理一轮复习 第7章 静电场 第2讲 电场的能的性质课后作业(含解析).doc

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资源描述

1、第2讲电场的能的性质时间:50分钟满分:100分一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。其中16题为单选,710题为多选)1(2016全国卷)关于静电场的等势面,下列说法正确的是()A两个电势不同的等势面可能相交B电场线与等势面处处相互垂直C同一等势面上各点电场强度一定相等D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功答案B解析假设两个电势不同的等势面相交,则交点处的电势就是两个不同的值,这是不可能的,A错误;电场线与等势面处处相互垂直,B正确;同一等势面上各点电势相等,而场强不一定相等,C错误;负电荷从高电势处移到低电势处,电势能增加,电场力做负功,D错误。

2、2(2016江苏高考)一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示。容器内表面为等势面,A、B为容器内表面上的两点,下列说法正确的是()AA点的电场强度比B点的大B小球表面的电势比容器内表面的低CB点的电场强度方向与该处内表面垂直D将检验电荷从A点沿不同路径移到B点,电场力所做的功不同答案C解析电场线的疏密表示场强的大小,因为A点处电场线较B点处稀疏,所以EAEB,A项错误;沿着电场线电势逐渐降低,故B项错误;电场线与等势面垂直,C项正确;电场力做功与路径无关,故D项错误。3(2019山东淄博模拟)如图所示,实线为两个点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线,虚

3、线为电子从A点运动到B点的运动轨迹,则下列判断正确的是()AA点的场强小于B点的场强BQ1的电荷量大于Q2的电荷量C电子在A点的电势能大于在B点的电势能D电子在A点的速度大于在B点的速度答案D解析根据“电场线的密疏表示场强的大小”可知,A点的场强比B点的场强大,A错误;根据电场线分布情况可知,Q1、Q2是同种电荷。由题图电场线分布特点可知点电荷Q2带电荷量较多,即Q1Q2,B错误;电子做曲线运动,受到的合力方向指向曲线的凹侧,故电子过B点时受到的电场力F方向斜向下,可知电子从A点运动到B点的过程中,电场力方向与速度方向的夹角总是大于90,电场力做负功,电势能增大,动能减小,即电子在A点的电势能

4、小于在B点的电势能,电子在A点的速度大于在B点的速度,C错误,D正确。4真空中,在x轴上x0和x8处分别固定两个电性相同的点电荷Q1和Q2。电荷间连线上的电场强度E随x变化的图象如图所示(x方向为场强正方向),其中x6处E0。将一个正试探电荷在x2处由静止释放(重力不计,取无穷远处电势为零)。则()AQ1、Q2均为负电荷BQ1、Q2带电量之比为91C在x6处电势为0D该试探电荷向x轴正方向运动时,电势能一直减小答案B解析由图可知,在x0处场强为正,x8处场强为负,可知Q1、Q2均为正电荷,A错误;根据x6处E0可知,在x6处,E1E2,即kk,解得,B正确;由于无穷远处电势为零,故在x6处电势

5、大于0,C错误;该试探电荷向x轴正方向运动时,电场力先做正功再做负功,因此电势能先减小后增大,D错误。5.(2019辽宁辽阳模拟)点电荷Q1、Q2分别固定在x轴上的原点O处和x5d处,正点电荷q(不计重力)从xd处以初速度v0沿x轴正方向运动,其速率v与在x轴上的位置关系如图所示,则下列判断正确的是()A点电荷Q1带负电荷、Q2带正电荷B点电荷Q1、Q2所带电荷量的绝对值之比为23C正点电荷q从xd处到x4d处的过程中,在x2d处的电势能最小D从xd处到x4d处,电势先增大后减小答案D解析正点电荷q从xd处到x4d处的过程,速度先减小后增大,则电场力先做负功后做正功,即从xd处到x2d处场强方

6、向向左,从x2d处到x4d处场强方向向右,则x2d处合场强为零。由上面的分析结合场强的叠加可知点电荷Q1、Q2均带负电荷,故A错误;由x2d处合场强为零得:,解得Q1Q249,B错误;由前面的分析知:正点电荷q从xd处到x4d处的过程中,电场力先做负功后做正功,电势能先增大后减小,所以在x2d处的电势能最大,C错误;由Epq可知正电荷电势能越大则电势越大,因此在x2d处电势最大,从xd处到x2d处,电势先增大后减小,D正确。6(2019安徽合肥模拟)两电荷量分别为Q1和Q2的点电荷固定在y轴上的M、N两点,两电荷连线上各点电势随坐标y变化的关系图象如图所示,其中P点电势最高,且在y轴上MP长度

7、小于PN长度。则下列说法正确的是()AQ1和Q2都带正电荷BQ1的电荷量大于Q2的电荷量C在M、N之间将一点电荷沿y轴从P点下侧移到上侧,电势能先减小后增大,则该点电荷带正电D一点电荷只在电场力作用下沿y轴从P点运动到接近N点,加速度逐渐变大答案D解析从N到P电势升高,从P到M电势降低,则电场线方向从P到N,从P到M,则Q1和Q2都带负电荷,A错误;在P点,y图线切线斜率为零,则P点的电场强度大小为零,说明Q1和Q2两点电荷在P点产生的场强大小相等,方向相反,由公式Ek,MPNP,则Q1的电荷量小于Q2的电荷量,B错误;点电荷从P点下侧移到P点上侧,电势能先减小后增大,则此过程中电场力对其先做

8、正功后做负功,结合Q1、Q2均为负电荷可知,该点电荷带负电,C错误;根据y图线切线斜率表示电场强度,从P点到N点斜率越来越大,故场强越来越大,则一点电荷只在电场力作用下沿y轴从P点运动到接近N点,加速度逐渐变大,D正确。7.水平线上的O点放置一点电荷,图中画出了电荷周围对称分布的几条电场线,如图所示。以水平线上的某点O为圆心画一个圆,与电场线分别相交于点a、b、c、d、e。则下列说法中正确的是()Ab、e两点的电场强度相同Bb、c两点间电势差等于e、d两点间电势差C电子在c点的电势能小于在b点的电势能D正点电荷从a点沿圆周逆时针移动到d点过程中,电场力对它做正功答案BC解析由图看出,场源电荷为

9、正电荷,b、e两点电场强度的大小相等,但方向不同,而电场强度是矢量,所以b、e两点的电场强度不同,A错误;根据对称性可知,b、c两点间电势差与e、d两点间电势差相等,B正确;根据沿着电场线电势逐渐降低可知,离场源电荷越远,电势越低,故c点电势高于b点电势,由Epqe,知电子在c点的电势能小于在b点的电势能,C正确;正点电荷从a点沿圆周逆时针移动到d点过程中,电势逐渐升高,由Epq知电势能逐渐增大,则知电场力对它做负功,D错误。8(2019安徽安庆模拟)有一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c、d四点的位置如图所示,cd、cb分别垂直于x轴、y轴,其中a、b、c三点电势分别为:4 V

10、、8 V、10 V,将一电荷量为q2105 C的负点电荷由a点开始沿abcd路线运动,则下列判断正确的是()A坐标原点O的电势为6 VB电场强度的大小为 V/mC该点电荷在c点的电势能为2105 JD该点电荷从a点移到d点过程中,电场力做功为8105 J答案AD解析匀强电场中沿同一方向前进相同距离电势的降低相等,所以bcaO,代入数据解得:O6 V,A正确;同理可知,ab中点e的电势为e6 V,连接Oe,则Oe为等势线,如图所示,由几何关系可知ab垂直Oe,则ab为一条电场线,且电场强度的方向由b指向a,电场强度的大小为:E V/m100 V/m,B错误;该点电荷在c点的电势能为:Epcqc2

11、104 J,C错误;由几何关系得bdOe,则db,则该点电荷从a点移动到d点电场力做功为:WadWabqUab(2105)(48) J8105 J,D正确。9.空间存在一沿x轴对称分布的电场,其电势随x变化的情况如图所示,若在x0处由静止释放一带正电的粒子,该粒子仅在电场力的作用下运动到x0的过程中,下列关于带电粒子的电势能Ep、动能Ek随位移x的变化图线,以及速度v、加速度a随时间t变化的图线正确的是()答案AD解析根据电势能Epq可知,x图象的变化规律与带正电的粒子的电势能随x的变化规律相同,A正确;观察x图象,其斜率表示电场强度,所以电场向右,从x0到x0的过程中电场强度先减小后增大,带

12、正电的粒子从x0处由静止释放后,受到沿x轴正方向的电场力先减小后增大,经过相同位移电场力做的功先减小后增大,根据动能定理可知,B错误(也可以根据EpEkEp0得出Ek的图象);从x0 到x0的过程中粒子的加速度也是先减小后增大,D正确;再根据vt图象的斜率表示加速度可知,C错误。10(2019湖南衡阳模拟)如图所示,粗糙绝缘的水平面附近存在一平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,x轴上的电势与坐标x的关系如图中曲线所示,曲线过(0.1,4.5)和(0.15,3)两点,图中虚线为该曲线过点(0.15,3)的切线,现有一质量为0.20 kg、电荷量为2.0108 C的滑块P(可视为质

13、点),从x0.10 m处由静止释放,其与水平面的动摩擦因数为0.02,取重力加速度g10 m/s2。则下列说法中正确的是()A滑块P运动过程中的电势能先减小后增大B滑块P运动过程中的加速度先减小后增大Cx0.15 m处的电场强度大小为2.0106 N/CD滑块P运动的最大速度为0.1 m/s答案BCD解析由电势与位移x图线的斜率表示电场强度可知,电场强度方向未变,滑块运动的过程中电场力始终做正功,电势能逐渐减小,A错误; x图线的斜率的绝对值表示电场强度的大小,则x0.15 m处的场强大小为E V/m2106 V/m2.0106 N/C,滑块P在此处的电场力大小为:FqE21082106 N0

14、.04 N,滑动摩擦力大小为fmg0.022 N0.04 N,在x0.15 m前电场力大于摩擦力,做加速运动,加速度逐渐减小,在x0.15 m后电场力小于摩擦力,做减速运动,加速度逐渐增大,B、C正确;在x0.15 m处,电场力等于摩擦力,速度最大,根据动能定理得,qUfxmv2,因为x0.10 m和x0.15 m处的电势差为1.5105 V,代入求解,最大速度为0.1 m/s,D正确。二、非选择题(本题共2小题,共30分)11(14分)如图所示,ABCD且A、B、C、D位于一半径为r的竖直圆上,在C点有一固定点电荷,电荷量为Q。现从A点将一质量为m、电荷量为q的小球由静止释放,小球沿光滑绝缘

15、轨道ADB运动到D点时速度为,g为重力加速度,不考虑运动电荷对静电场的影响,求:(1)小球运动到D点时对轨道的压力;(2)小球从A点到D点过程中电势能的改变量。答案(1)2mgk,方向竖直向下(2)mgr解析(1)小球在D点时有FNkmgm解得FN2mgk由牛顿第三定律得,小球在D点时对轨道的压力大小为FN2mgk,方向竖直向下。(2)小球从A运动到D,根据动能定理,有:mgrW电m()20解得电场力做的功:W电mgr因为电场力做负功,则电势能增加,Epmgr。12(16分)如图所示,带电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30的光滑绝缘斜面底部的C点,斜面上有A、B两点,且A、B和C在同一直线上,A和C相距为L,B为AC中点。现将一带电小球从A点由静止释放,当带电小球运动到B点时速度恰好为零。已知带电小球在A点处的加速度大小为,静电力常量为k,求:(1)小球运动到B点时的加速度大小;(2)B和A两点间的电势差(用Q和L表示)。答案(1)(2)解析(1)带电小球在A点时:mgsin30kmaA带电小球在B点时:mgsin30maB且aA由以上各式联立解得:aB。(2)由A点到B点应用动能定理得:mgsin30UBAq0由mgsin30kmaAm可得:mgk解得:UBA。

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