2019高中物理 第二章 電場與示波器 2.3 研究電場的能的性質(zhì)(二)練習(xí)(含解析)滬科選修3-1.docx
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研究電場的能的性質(zhì)(二)一、選擇題(一)1.(多選)在靜電場中,下列說法中正確的是()A.電場強度處處為零的區(qū)域內(nèi),電勢一定處處相等B.電場強度處處相同的區(qū)域內(nèi),電勢也一定處處相等C.電勢降低的方向一定是電場強度方向D.同一電場中等勢面分布越密的地方,電場強度一定越大解析:電場強度為零,由U=Ed知,任意兩點間的電勢差為零,即任意兩點的電勢相等,選項A正確;勻強電場中電場強度處處相等,但電勢不一定相等,選項B錯誤;電場方向是電勢降落最快的方向,選項C錯誤;根據(jù)電場線與等勢面的關(guān)系可知選項D正確。答案:AD2.下列關(guān)于勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系中,正確的說法是()A.電勢高的地方其電場強度也必定大B.任意兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點距離的乘積C.電勢減小的方向,不一定是電場強度的方向D.在勻強電場中任意相同距離上的電勢差必定相等解析:根據(jù)公式U=Ed,式中d是沿電場強度方向上的距離,選項A、B、D錯誤;沿電場線的方向是電勢降低最快的方向,因此電勢降低最快的方向才是電場強度的方向,所以選項C正確。答案:C3.如圖所示,一帶電粒子射入一固定在O點的點電荷的電場中,粒子運動軌跡如圖中虛線所示。圖中實線是同心圓弧,表示電場的等勢面。不計重力,則下列判斷中一定錯誤的是()A.此粒子一直受到靜電排斥力作用B.粒子在B點的電勢能一定大于在A點的電勢能C.粒子在B點的速度一定大于在A點的速度D.粒子在A點和C點的速度大小一定相等解析:由運動軌跡可判斷帶電粒子與點電荷為同種電荷,相互排斥,選項A不符合題意;粒子從A到B電場力做負(fù)功,電勢能增加,動能減小,故選項B不符合題意,選項C符合題意;A、C在同一等勢面上,故粒子與A、C兩點的電勢能相等、動能相等、速度大小相等,選項D不符合題意。答案:C4.如圖中,A、B、C是勻強電場中的三個點,各點電勢A=10 V、B=2 V、C=6 V,A、B、C三點在同一平面上,下列各圖中電場強度的方向表示正確的是()解析:根據(jù)題意知,AB連線中點的電勢為6V,則C點與AB中點的連線為等勢線,電場方向垂直于等勢線指向電勢較低的方向,故選項D正確。答案:D5.如圖(a)所示,AB是某電場中的一條電場線,若有一電子以某一初速度且僅在電場力的作用下,沿AB由點A運動到點B,所經(jīng)位置的電勢隨距A點的距離變化的規(guī)律如圖(b)所示。下列說法中正確的是()A.A、B兩點的電場強度EAEBB.電子在A、B兩點的速度vAvBC.A、B兩點的電勢AEpB解析:根據(jù)電場強度與電勢差的關(guān)系E=x,題圖(b)切線的斜率代表電場強度大小,由題圖可看出EAEB,選項A正確;沿電場線方向電勢降低,所以電場線方向由A指向B,AB,電子受力方向與電場線方向相反,從A至B,電子減速,vAvB,選項B、C錯誤;電子從A到B電場力做負(fù)功,電勢能增大,選項D錯誤。答案:A6.如圖所示,P、Q是等量的正點電荷,O是它們連線的中點,A、B是中垂線上的兩點,OAOB,用EA、EB和A、B分別表示A、B兩點的電場強度和電勢,則()A.EA一定大于EB,A一定大于BB.EA不一定大于EB,A一定大于BC.EA一定大于EB,A不一定大于BD.EA不一定大于EB,A不一定大于B解析:P、Q所在空間中各點的電場強度和電勢由這兩個點電荷共同決定,電場強度是矢量,P、Q兩點電荷在O點的合電場強度為零,在無限遠處的合電場強度也為零,從O點沿PQ垂直平分線向遠處移動,電場強度先增大,后減小,所以EA不一定大于EB。電勢是標(biāo)量,由等量同種電荷的電場線分布圖可知,從O點沿PQ的垂直平分線向遠處,電勢是一直降低的,故A一定大于B。答案:B7.如圖所示,實線為電場線,虛線為等勢面,相鄰兩等勢面間的電勢差相等。一個正電荷在等勢面L3處的動能為20 J,運動到等勢面L1處時動能為零;現(xiàn)取L2為零電勢參考平面,則當(dāng)此電荷的電勢能為4 J時,它的動能為(不計重力及空氣阻力)()A.16 JB.10 JC.6 JD.4 J解析:正電荷在電場中只受電場力的作用,在L3時,動能為20J,運動到L2等勢面時其動能一定是10J,此時電勢能為零,則此正電荷動能和電勢能總和為10J。當(dāng)它的電勢能為4J時,動能為6J。選項C正確。答案:C二、非選擇題(一)8.如圖所示,M、N板間勻強電場E=2.4104 N/C,方向豎直向上。電場中A、B兩點相距10 cm,AB連線與電場方向夾角=60,A點和M板相距2 cm。(1)此時UBA等于多少?(2)一點電荷Q=510-8 C,它在A、B兩點電勢能之差為多少?若M板接地,A點電勢是多少?B點電勢是多少?解析:(1)在勻強電場中等勢面與電場線垂直,且A大于B,所以UBA=B-A為負(fù)值。又因為在勻強電場中E=Ud,則UAB=EdAB。題目中已知AB連線與電場線夾角60,則AB連線與等勢面夾角為30,dAB=xABsin30=12xAB=5cm=0.05m,UAB=2.41040.05V=1200V,則UBA=-1200V。(2)正電荷在電勢高處電勢能大,電勢能之差為Ep=EpA-EpB=qUAB=510-8C1200V=610-5J。若M板接地,M板電勢為0,A點電勢比零低,UMA=M-A=EdMA=480V,則A=-480V,B=-480V-1200V=-1680V。答案:(1)-1 200 V(2)610-5 J-480 V-1 680 V9.如圖所示,在豎直平面內(nèi),光滑絕緣直桿AC與半徑為R的圓周交于B、C兩點,在圓心處有一固定的正點電荷,B點為AC的中點,C點位于圓周的最低點?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為-q、套在桿上的帶負(fù)電小球(可視為質(zhì)點)從A點由靜止開始沿桿下滑。已知重力加速度為g,A點距過C點的水平面的豎直高度為3R,小球滑到B點時的速度大小為2gR。求:(1)小球滑至C點時的速度大小。(2)A、B兩點間的電勢差。(3)若以C點作為參考點(零電勢點),試確定A點的電勢。解析:(1)因B、C兩點電勢相等,故小球從B到C的過程中電場力做的總功為零。由幾何關(guān)系可得BC的豎直高度hBC=3R2根據(jù)動能定理有mg32R=12mvC2-12mvB2解得vC=7gR。(2)因為電勢差UAB=UAC,小球從A到C,重力和電場力均做正功,所以由動能定理有mg3R+q|UAC|=12mvC2解得|UAB|=|UAC|=mgR2q。(3)因為ABCB.ECEBEAC.UABUBCD.UAB=UBC解析:由題圖可知,由A到B到C電場線逐漸變密,所以電場強度越來越強,選項B正確。再由順著電場線電勢由高到低可判斷出A、B、C三點的電勢高低,選項A正確。再借助公式U=Ed,利用比較法容易得到選項C正確。答案:ABC4.a、b、c、d是勻強電場中的四個點,它們正好是一個矩形的四個頂點。電場線與矩形所在平面平行。已知a點的電勢為20 V,b點的電勢為24 V,d點的電勢為4 V,如圖所示。由此可知c點的電勢為()A.4 VB.8 VC.12 VD.24 V解析:在勻強電場中,由于U=Ed,所以任意一族平行線上等距離的兩點的電勢差相等,因此Uab=Udc,所以c點的電勢為8V,選項B正確。答案:B四、非選擇題(二)5.在如圖所示的勻強電場中有一組等勢面,若A、B、C、D相鄰兩點間距離都是2 cm,A、P兩點間的距離為1.5 cm。(1)該電場的電場強度多大?(2)AB上點P的電勢P是多少?解析:(1)E=ULsin60=100.0232V/m=100033V/m。(2)P=UPB=-EPBsin60=-1000330.00532V=-2.5V。答案:(1)100033 V/m(2)-2.5 V6.如圖所示,一根長L=1.5 m的光滑絕緣細(xì)直桿MN,豎直固定在電場強度為E=1.0105 N/C、與水平方向成=30角的傾斜向上的勻強電場中。桿的下端M固定一個帶電小球A,電荷量Q=+4.510-6C;另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動,電荷量q=+1.010-6C,質(zhì)量m=1.010-2 kg?,F(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放,小球B開始運動。(靜電力常量k=9.0109 Nm2/C2,g取10 m/s2)(1)小球B開始運動時的加速度為多大?(2)小球B的速度最大時,距M端的高度h1為多大?(3)小球B從N端運動到距M端的高度h2=0.61 m時,速度為v=1.0 m/s,此過程中庫侖力對小球B做了多少功?解析:(1)開始運動時小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力,沿桿方向運動,由牛頓第二定律得mg-kQqL2-qEsin=ma解得a=g-kQqL2m-qEsinm代入數(shù)據(jù)解得a=3.2m/s2。(2)小球B速度最大時合力為零,即Qqh12+qEsin=mg解得h1=kQqmg-qEsin代入數(shù)據(jù)解得h1=0.9m。(3)小球B從開始運動到速度為v的過程中,設(shè)重力做功為W1,電場力做功為W2,庫侖力做功為W3,根據(jù)動能定理有W1-W2+W3=12mv2W1=mg(L-h2)W2=qE(L-h2)sin解得W3=12mv2-mg(L-h2)+qE(L-h2)sinW3=-3.9510-2J“-”表明小球B克服庫侖力做功。答案:(1)3.2 m/s2(2)0.9 m(3)-3.9510-2 J- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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