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

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電場能性質的描述——電勢差 （答題時間：30分鐘） 1. 如圖，a、b為沿豎直方向電場線上的兩點，一帶電小球從a點由靜止釋放，沿電場線向上運動，到b點時速度恰好為零，下列說法正確的是（ ） A. a點的電勢比b點的電勢高 B. a點的電場強度比b點的電場強度大 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點的電勢能比在b點的電勢能大 2. 兩電荷量分別為q1和q2的點電荷分別固定在x軸上的O、M兩點，兩點電荷連線上各點電勢隨x變化的關系如圖所示，其中A、N兩點的電勢為零，ND段中C點電勢最高，下列說法不正確的是（ ） A. q1為正電荷，q2為負電荷 B. C. C點的電場強度為零 D. 將一帶負電的檢驗電荷從N點移到D點，電場力先做負功后做正功 3. 如圖所示，在x軸上固定兩個等量異種點電荷+Q、－Q，兩點電荷之間相距L。虛線是以+Q所在點為中心、邊長為L的正方形，a、b、c、d為正方形的四個頂點，其中a、c兩點在x軸上，b、d兩點關于x軸對稱。下列判斷正確的是（ ） A. 四點中c點處的電勢最低 B. a、b兩點的電勢差Uab等于a、d兩點的電勢差Uad C. 將一正的試探電荷沿a→b→c從a點移至c點，電勢能先增大后減小 D. a點電場強度的大小大于c點電場強度的大小 4. 如圖為某靜電場中一區(qū)域內的等勢線，相鄰等勢線的電勢差相等，某時刻一帶電量為+q的粒子經過a點（速度方向如圖所示），此后的一小段時間內粒子做減速運動。不計粒子重力，a、b兩點的電場強度大小分別為和，電勢分別為和，下列關系正確的是（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 5. 如圖所示，處于真空中的勻強電場與水平方向成15o角，在豎直平面內的直線AB與場強E互相垂直，在A點以大小為v0的初速度水平向右拋出一質量為m、帶電荷量為+q的小球，經時間t，小球下落一段距離過C點（圖中未畫出）時其速度大小仍為v0，已知A、B、C三點在同一平面內，則在小球由A點運動到C點的過程中（ ） A. 小球的機械能增加 B. 小球的電勢能增加 C. 小球的重力勢能增加 D. C點位于AB直線的右側 6. 如圖所示，a、b、c、d為某勻強電場中的四個點，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。一個質子經過b點的速度大小為v0，方向與bc夾角為45，一段時間后經過c點，e為質子的電量，不計質子的重力，則（ ） A. c點電勢為14V B. 場強的方向由a指向d C. 質子從b運動到c所用的時間為 D. 質子運動到c時的動能為16 eV 7. 在x軸上關于O點對稱的兩個位置放置電荷量大小相等的點電荷。關于在兩電荷連線上場強和電勢的分布，下列說法正確的是（規(guī)定x軸正方向為電場強度的正方向、無窮遠的電勢為零）（ ） A. 甲圖為兩個等量負點電荷的E－x圖象 B. 乙圖為兩個等量負點電荷的φ－x圖象 C. 丙圖為兩個等量負正點電荷的E－x圖象 D. 丁圖為兩個等量負正點電荷的φ－x圖象 8. 如下圖所示，勻強電場中A、B、C三點構成一個直角三角形，把電荷量C的點電荷由A點移動到B點，電場力做功J，再由B點移動到C點，電荷克服電場力做功J，取B點電勢為零，求A、C兩點的電勢及場強方向。 9. 真空中存在空間范圍足夠大的水平向右的勻強電場。若在電場中，將一個質量為m、帶正電的小球由靜止釋放，運動中小球的速度與豎直方向夾角為37（取sin37= 0.6， cos37= 0.8）。現(xiàn)將該小球從電場中某點以初速度v0豎直向上拋出。求運動過程中： （1）小球受到的電場力的大小及方向； （2）小球從拋出點至最高點的電勢能變化量。  1. BCD 解析：小球開始由靜止向上運動，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兩點電勢的高低，故A錯誤；由題意可知，電場力方向始終豎直向上，帶電小球受兩個力：重力和電場力，在a點，電場力大于重力，到b點恰好速度為零，可知先加速后減速，所以b點所受的電場力小于重力，所以a點的電場強度比b點的電場強度大，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點的電勢能大于b點的電勢能，故D正確，故選BCD。 2. BD 解析：根據正電荷遠離場源電荷電勢降低，靠近負電荷電勢逐漸降低，可以得出q1為正電荷，q2為負電荷，A項不符合題意；圖象切線斜率表示電場強度，C點切線的斜率為零，電場強度為零，所以C項不符合題意；C點由兩個點電荷產生的電場強度疊加而成，兩個點電荷產生的場強大小相等方向相反，，可以得出，所以B項符合題意；帶負電的檢驗電荷從N點移到C點電勢升高，電場力對電荷做正功，從C點移到D點電勢降低，電場力對電荷做負功，電場力先做正功后做負功，所以D項正確。 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，若只有負電荷，則，兩點電荷電場疊加后，電勢為標量，實際某點電勢為兩電場中電勢的代數(shù)和，故有 ，即，則A正確；b、d關于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點移至c點，電場力一直做正功，電勢能一直減小，故C錯誤；兩點電荷在a點的電場強度，c點電場強度，正電荷到a、c兩點距離相等，，所以，故D錯誤。 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較大，故b點的場強大于a點的場強，即；因為帶電量為+q的粒子經過a點時，在一小段時間內粒子做減速運動，則由于電場線與等勢面正交，所以電場線方向向左，所以b點電勢高于a點，即，故選B。 5. BD 解析：根據動能定理，則有，由于重力做正功，故電場力做負功，大小等于重力功，電勢能增加，重力勢能減小，機械能減??；由于電場力做負功，故C點位于AB直線的右側，選項BD正確；故選BD。 6. C 解析：過a點向dc作垂線，垂足為e，f為bc的中點，根據勻強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，e為dc的中點，勻強電場中兩條平行線上，距離相等的線段電勢差相等，e點電勢為12V，c點電勢為16V，f點電勢為20V，a f為等勢面，所以A項錯誤；電場線垂直于等勢面，電場強度方向垂直于a f，場強方向為bd方向，所以B項錯誤；速度方向與bc夾角為45，從b到c為類平拋運動，沿初速度方向為勻速直線運動，根據幾何關系知勻速直線運動方向的位移為，運動時間，所以C項正確；根據平拋結論知，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系為，，，根據動能定理有，質子運動到c時的動能，所以D項錯誤。 7. AB 解析：在圖甲的等量負點電荷的電場中，在兩點電荷連線中點的場強為零，距離電荷越近的地方場強越大，故甲圖為兩個等量負點電荷的E－x圖象，選項A正確；等量負點電荷的電場中，周圍的電勢均為負值，離負點電荷越近則電勢越低，故乙圖為兩個等量負點電荷的φ－x圖象，選項B正確；在等量異種點電荷的電場中的連線中點處電勢為零，但是場強不為零，丙圖為兩個等量負正點電荷的φ－x圖象，選項C錯誤；兩個等量負正電荷的電場線，根據“沿電場線方向電勢降低，”的原理，從左側無窮遠處向右電勢應降低，負電荷所在位置處電勢最低，然后再慢慢增加，O點處電勢為零，則O點右側電勢為正，同理到達正電荷時電勢最大，經過正電荷后電勢開始降低，直到無窮遠處，電勢為零，D錯誤。 8. 解：根據電勢的定義可知： ① 將WAB=J，C代入①式解得：（V） ② 由題意知將電荷從C點移到B點電場力做的功與從A點移到B點電場力做功相同，所以（V） 因為，所以A、C在同一等勢面上，根據場強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方向垂直于AC，指向左上方，如答圖所示。 9. 解：（1）根據題設條件可知，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動，有：， 沿水平方向做初速度為0的勻加速運動，加速度為a：， 小球上升到最高點的時間，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的過程中，電勢能減少。