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2020-2021学年新教材高中物理 素养培优课练习2 电场能的性质(含解析)新人教版必修第三册.doc

1、素养培优课练习(二)电场能的性质(教师用书独具)(建议用时:25分钟)1在如图所示的四个电场中,均有相互对称分布的a、b两点,其中a、b两点电势和场强都相同的是()ABCDC因为电势是标量,并且a、b在题中的四个电场中具有对称性,故四个电场中a、b两点的电势都是相等的,而电场强度是矢量,A图中两对称点的电场强度大小相等、方向相反;B图中两个场强叠加后,a点的场强方向斜向右上方,b点的场强方向斜向右下方;C图中两对称点的场强大小相等,方向都是水平向右;D图中a点的场强方向向上,b点的场强方向向下,故选项C正确。2一个带正电的质点所带的电荷量q2.0109 C,在静电场中由a点移到b点,在这个过程

2、中,除静电力外,其他力做正功为6.0105 J,质点的动能增加了8.0105 J,则a、b两点间的电势差为()A3104 VB1104 VC4104 VD7104 VB由动能定理,WFqUabEk,则Uab1104V,选项B正确。3一带电粒子沿图中曲线穿过一匀强电场中的等势面,且四个等势面的电势关系满足abcd,若不计粒子所受重力,则()A粒子一定带正电B粒子的运动是匀变速运动C粒子从A点到B点运动的过程中动能先减小后增大D粒子从A点到B点运动的过程中电势能增大B由于abcd,所以电场线垂直于等势面由a指向d,根据粒子运动轨迹,可知其受力由d指向a,即该粒子带负电,从A点到B点的运动过程中,粒

3、子的动能增大,电势能减小。综上所述,B正确。4如图所示,三个同心圆是以同一负点电荷为圆心的等势面,相邻等势面的电势差相等,则下列说法正确的是()A一个点电荷q在B点所受的静电力比在A点的大B一个点电荷q在B点具有的电势能比在A点的小C将同一个电荷由B点移到D点静电力做的功比由C点移到A点多D将电荷q由B点移到C点,静电力做正功D点电荷电场中,离点电荷越近电场强度越大,所以EAEB,点电荷q在A点受的静电力比在B点受的静电力大,A错误;从B向A移动q,静电力做正功,电势能减小,即q在B点的电势能比在A点大,B错误;若从B到D移动电荷量为q的电荷,静电力做功WBDqUBD,从C到A所做的功是WCA

4、qUCA,因为UBDUCA,故WBDWCA,C错误;从B到C移动q,静电力做正功,D正确。5.如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C点为两点电荷连线中垂线上距A点距离也为d的一点,则下面关于三点电场强度E、电势的关系,正确的是()AEAECEB,ACBBEBEAEC,ACBCEAEB,EAB,ACD因为电势零点未规定,所以无法判断电势高低B由电场的叠加,在中垂线上,A点合场强最大,即EAEC,在两电荷连线上,A点合场强最小,即EBEA;电场线由A指向B,AB,中垂线是一条等势线,AC,选项B正确。6(多选)如图所示

5、,虚线圆是某静电场中的等势面,其电势分别为a、b和c。一带正电粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示,由图可知()A粒子从K到L的过程中,静电力做负功B粒子从L到M的过程中,静电力做负功C粒子从K到L的过程中,电势能增加D粒子从L到M的过程中,动能减少,电势能增加AC由粒子运动轨迹可判断出带正电的粒子射入电场中时,受斥力作用,粒子由K到L的过程中,由低电势到高电势,静电力做负功,动能减少,电势能增加,故A、C正确;粒子由L到M的过程中,由高电势到低电势,静电力做正功,动能增加,电势能减少,故B、D错误。7如图所示,真空中O点处有一点电荷,在它产生的电场中有a、b两点,a点的电场强度大小为

6、Ea,与ab连线成53角,b点的电场强度大小为Eb,与ab连线成37角。关于a、b两电场Ea、Eb及a、b关系,正确的是()A25Ea9Eb,abB16Ea9Eb,abC9Ea25Eb,abD9Ea16Eb,abD设a、b两点到点电荷的距离分别为ra和rb。根据几何知识得rbra。根据点电荷场强公式Ek得EaEb。由图可知,该电场是由负点电荷产生的,故在点电荷的周围越靠近场源电势越低,则有ab,故D正确,A、B、C错误。8如图所示,地面上有水平向右的匀强电场,将一带电小球从电场中的A点以某一初速度射出,小球恰好能沿与水平方向成30角的虚线由A向B做直线运动,不计空气阻力,下列说法正确的是()A

7、小球带正电荷B小球受到的电场力与重力大小之比为21C小球从A运动到B的过程中电势能增加D小球从A运动到B的过程中电场力所做的功等于其动能的变化量C根据题意,对小球受力分析如图所示。由于小球沿直线运动,则合力与速度方向在同一直线上,故小球受到的电场力水平向左,故小球带负电,A错误;由图可知tan 30,故小球受到的电场力与重力大小之比为3,B错误;由于小球从A到B电场力做负功,故电势能增加,C正确;根据动能定理可知W电WGEk,D错误。9如图所示,点电荷Q形成的电场中,现把一个q2.0108C的试探电荷由无穷远处分别移到电场中的A、B、C三点,则:(1)静电力做正功还是负功?(2)若移动电荷分别

8、做功为6.0107 J、4.0107 J、1.0107J,以无穷远处为零电势点,这三点的电势分别为多少?(3)若选择B点为电势零点,这三点的电势又分别为多少?解析(1)同性相斥、异性相吸,故静电力做正功。(2)设无穷远处与A点的电势差为UA,则UA V30 V,而UAA30 V,由题意0,所以A30 V,同理可得B20 V,C5 V。(3)因为UABAB(3020)V10 V,若B0,则AUAB10 V,同理C15 V。答案(1)正功(2)30 V、20 V、5 V(3)10 V、0、15 V(建议用时:15分钟)10如图所示,三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面,电势分别为10 V、2

9、0 V、30 V,实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,下列说法正确的是()A粒子在三点的电势能大小关系为EpcEpaEpbB粒子在三点所受的静电力不相等C粒子必先过a,再到b,然后到cD粒子在三点所具有的动能大小关系为EkbEkaEkcA粒子在电场中运动时,只有静电力做功,故电势能与动能之和应是不变的,由题图可判定,电场方向向上,带电粒子受静电力向下,故粒子带负电。带电的粒子在b点时的电势能最大,在c点时的电势能最小,则可判断在c点的动能最大,在b点的动能最小,A正确,D错误;因表示电场中三个等势面的三条虚线是平行且等间距的,由此可判断电场是匀强电场,

10、所以带电粒子在电场中各点受到的静电力相等,B错误;带负电的粒子无论是依次沿a、b、c运动,还是依次沿c、b、a运动,都会得到如图所示的轨迹,C错误。11(多选)如图所示,虚线框内有匀强电场,AA、BB、CC是该电场的三个等势面,相邻等势面间的距离均为3.0 cm,已知BB上的电势为0 V。一个电子沿AA方向以初动能Ek4 eV自图中的P点进入电场,刚好从C点离开电场,电子从P到C的过程静电力做功为6 eV。下列说法正确的是()A平面AA上的电势为3 VB该匀强电场的电场强度为100 N/CC该粒子经过平面BB时的电势能为10 eVD该粒子从P到C的过程动能和电势能总和守恒BD电子从P到C的过程

11、静电力做功为6 eV,即eUAC6 eV,所以UAC6 V,已知BB上的电势为0 V,则平面AA上的电势为3 V,A错误;由于静电力做功与路径无关,则WACeUACeEd(d为A、C的间距)得E100 N/C,B正确;已知BB上的电势为0 V,根据Epe可知该粒子经过平面BB时的电势能为0 eV,C错误;粒子运动过程中只有静电力做功,使得动能和电势能之间相互转化,所以粒子的动能与电势能之和不变,D正确。12如图所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h,将一带电小球从A点由静止释放,运动到B点时速度正好又变为0。若此带电小球在A点的加速度大小为g,g取10 m

12、/s2,静电力常量为k。试求:(1)此带电小球在B点的加速度大小;(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)。解析(1)这个带电小球必带正电,设小球所带电荷量为q,小球在B点的加速度大小为aB。 由牛顿第二定律得,在A点时,有mgmg,在B点时,有mgmaB,解得aB3g30 m/s2。(2)带电小球从A点运动到B点的过程中,由动能定理得mg(h0.25h)qUAB0,解得UAB。答案(1)30 m/s2(2)13在电场强度大小为E,方向水平向右的匀强电场中,用一根长为l的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m的电荷量为q带正电的小球,细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动。现将杆从水平位置A轻轻释放,在小球运动到最低点B的过程中。求:(1)小球的电势能的变化情况;(2)小球到达B点时的速度;(3)在最低点时绝缘杆对小球的作用力。解(1)从A到B,静电力对小球做正功,电势能减少。(2)根据动能定理得mgLqELmv0解得vB。方向水平向右。(3)根据牛顿第二定律得Fmgm解得F3mg2qE。方向竖直向上。答案(1)电势能减少(2)方向水平向右(3)3mg2qE方向竖直向上

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