高三物理二轮练习方略72电势电势差.docx
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高三物理二轮练习方略72电势电势差
2019高三物理二轮练习方略7.2电势电势差
(40分钟100分)
【一】单项选择题(本大题共4小题每题6分,共24分,每题只有一个选项符合题意)
1.(2018·惠州模拟)如下图,电场中某条电场线上a、b两点相距为d,电势差为U,同一点电荷在a、b两点所受的电场力大小分别为F1和F2,则以下说法中正确的是( )
A.a点的场强等于
B.a点的场强大于b点场强
C.若F1=F2,则a点场强等于
D.若F1<F2,则a点场强小于b点场强
2.如下图,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,半径为r,将带等电荷量的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称,+q与O点的连线和OC夹角为30°,以下说法正确的是( )
A.A、C两点的电势关系是φA=φC
B.B、D两点的电势关系是φB=φD
C.A、O点的场强大小、方向相同
D.B、D点的场强大小、方向相同
3.(2018·宜宾模拟)如下图,在粗糙绝缘水平面上固定一点电荷Q,从M点无初速释放一带有恒定负电荷的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止.则从M点运动到N点的过程中,以下说法中正确的是( )
A.小物块所受电场力逐渐增大
B.小物块具有的电势能逐渐增大
C.Q电场中M点的电势高于N点的电势
D.小物块电势能的减少量等于克服摩擦力做的功
4.(易错题)如下图,匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,∠ABC=∠CAB=30°,BC=2
m,已知电场线平行于△ABC所在的平面,一个电荷量q=-2×10-6C的点电荷由A移到B的过程中,电势能增加了1.2×10-5J,由B移到C的过程中电场力做功6×10-6J,以下说法正确的是( )
A.B、C两点的电势差UBC=3V
B.A点的电势低于B点的电势
C.负电荷由C点移到A点的过程中,电势能增加
D.该电场的场强为1V/m
【二】双项选择题(本大题共5小题,每题8分,共40分,每题有两个选项符合题意)
5.(创新题)如下图,AB、CD为一圆的两条直径且相互垂直,O点为圆心.空间存在一未知静电场,方向与圆周所在平面平行.现让一电子先从A点运动至C点,电势能减少了Ep;又从C点运动到B点,电势能增加了Ep.那么此空间存在的静电场可能是( )
A.匀强电场,方向垂直于AB由O点指向C点
B.匀强电场,方向垂直于AB由C点指向O点
C.位于O点的正点电荷形成的电场
D.位于D点的负点电荷形成的电场
6.(2018·长沙模拟)一点电荷仅受电场力作用,由A点无初速度释放,沿直线先后经过电场中的B点和C点.如下图,点电荷在A、B、C三点的电势能分别用EA、EB和EC表示,则EA、EB、EC间的关系可能是( )
A.EA>EB>EC B.EA C.EA 7.(预测题)如图甲所示,一条电场线与Ox轴重合,取O点电势为零,Ox方向上各点的电势φ随x变化的情况如图乙所示,若在O点由静止释放一电子,电子仅受电场力的作用,则( ) A.电子将沿Ox方向运动 B.电子的电势能将增大 C.电子运动的加速度恒定 D.电子运动的加速度先减小后增大 8.(2018·沈阳模拟)真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如下图,分别标记为1、2、3、4、5,且1、2和5、4分别关于3对称.以电场线3上的某点为圆心画一个圆,圆与各电场线的交点分别为a、b、c、d、e,则以下说法中正确的是( ) A.电场强度Ea>Ec B.电势φb>φd C.将一正电荷由a点移到d点,电场力做正功 D.将一负电荷由b点移到e点,电势能增大 9.(创新题)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如下图,其中A、N两点的电势为零,ND段中C点电势最高(φ-x图线各点的切线斜率等于电场强度的大小),则( ) A.C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 【三】计算题(本大题共2小题,共36分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位) 10.(18分)如下图,在绝缘光滑水平面的上方存在着水平方向的匀强电场,现有一个质量m=2.0×10-3kg、电量q=2.0×10-6C的带正电的物体(可视为质点),从O点开始以一定的水平初速度向右做直线运动,其位移随时间的变化规律为x=6.0t-10t2,式中x的单位为m,t的单位为s.不计空气阻力,取g=10m/s2. (1)求匀强电场的场强大小和方向; (2)求带电物体在0~0.5s内电势能的变化量. 11.(易错题)(18分)如下图,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点时速度正好又为零.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〉〈〈答案〉〉 1.【〈〈答案〉〉】选D.因电场线的分布情况未知,故场强大小不一定等于 ,a、b两点的场强大小也不能确定,A、B错误;若F1=F2,电场线可能是匀强电场的电场线,也可能是正、负电荷连线上的电场线,故场强E不一定等于 ,C错;由定义式E= 知,F1<F2,则Ea<Eb,D正确. 2.【〈〈答案〉〉】选A.根据等量异号点电荷电场中等势面的形状以及特点可知,由于A、C两点是两点电荷连线中垂线上的两点,即它们在同一等势面上,故φA= φC,A对;B、D两点的电势关系为φB>φD,B错;根据等量异号点电荷电场中电场线的形状及特点可知,A、O点的场强方向相同、大小关系为EO>EA,C错;B、D两点场强方向不同,大小相同,D错. 3.【〈〈答案〉〉】选D.因小物块带负电荷,从M点释放后向N点运动,故小物块受到的库仑力水平向左,故Q带负电荷,在由M到N的过程中,库仑力逐渐减小,电场力做正功,电势能减小,故A、B均错误;因电场方向由N指向M,故N点电势比M点电势高,C错误;由动能定理可知,W电-Wf=0,故电场力对小物块所做的功等于小物块电势能的减少量,等于克服摩擦力做的功,故D正确. 4. 【〈〈答案〉〉】选D.由W=qU和W=-ΔEp(ΔEp为电荷电势能的增量)得,A、B两点间电势差UAB= V=6V,UBC= V=-3V,A、B错;由UAC=UAB-UCB=UAB+UBC得: UAC=3V,故C点电势低于A点电势,负电荷由C点移到A点的过程中,电场力做正功,负电荷的电势能减小,C错;如下图,D为AB中点,则UDB=3V,DB=3m,电场线垂直于等势面,因此电场线与AB平行,场强E= =1V/m,D正确. 【变式备选】空间有平行于纸面的匀强电场.一电荷量为-q的质点(重力不计), 在恒定拉力F的作用下沿虚线由M匀速运动到N,如下图,已知力F和MN间夹角为θ,MN间距离为d,则( ) A.MN两点的电势差为 B.匀强电场的电场强度大小为 C.带电质点由M运动到N的过程中,电势能减少了Fdcosθ D.若要使带电质点由N向M做匀速直线运动,则F必须反向 【〈〈答案〉〉】选A.由于带电质点做匀速直线运动,故电场力与拉力F大小相等,方向相反,故场强大小E= .带电质点由M到N,电场力做功WMN=-Fdcosθ.故电势差UMN= = ,而电势能是增加的,故A对,B、C错.若要使带电质点由N向M做匀速直线运动,F和电场力仍平衡,故D错. 5.【〈〈答案〉〉】选B、D.由题知,WAC=-eUAC,为正功,故UAC<0,即φA<φC,又因从A至C再到B,W电=0,所以φA=φB,故φA=φB<φC,若电场为匀强电场,则AB为等势面,电场方向与AB垂直,方向由C指向O,故A错B对;若电场是由位于O点的正点电荷形成的,因为OA=OB=OC,则φA=φB=φC,故C错;若电场是由位于D点的负点电荷形成的,因为DA=DB 6.【〈〈答案〉〉】选A、D.若点电荷由静止释放后,由A经B到C的过程,电场力始终做正功,则点电荷的电势能始终减小,故有EA>EB>EC,A正确;若由A到B的过程,电场力做正功,而由B到C的过程,电场力做负功,则有可能出现EA>EC>EB,由于动能和电势能之和保持不变,不可能出现EA 7.【〈〈答案〉〉】选A、D.由题图乙可知,沿x轴正方向电势越来越高,故电场线方向沿x轴负方向,电子受到的电场力沿x轴正方向,故电子将沿Ox方向运动,电子的电势能将减小,A正确,B错误;因电势φ随x的增大,其变化率先减小后增大,故沿x轴正方向,电场强度先减小后增大,电子运动的加速度先减小后增大,D正确,C错误. 8.【解题指南】解答此题时应注意以下两点: (1)等势面与电场线垂直,题图中的圆不是等势面. (2)沿电场线方向,等势面的电势逐渐降低. 【〈〈答案〉〉】选A、D.由点电荷电场分布特点可知,以点电荷为圆心的圆上各点的电势和场强大小均相等,沿如题图所示的电场方向,等势面的电势越来越低,电场线越来越密,故Ea>Ec,A正确;φb=φd,B错误;Uad<0,正电荷由a点移到d点时,Wad=Uadq<0,C错误;又Ube>0,负电荷由b点移到e点时,Wbe=Ube· (-q)<0,即电场力做负功,电势能增大,D正确. 9.【〈〈答案〉〉】选A、D.由题图可知,由O点到M点,电势一直降低,且图线在A点的斜率也不为零,故A点的电场强度大小不为零,而C点向N、向D两个方向电势均降低,说明C点两侧电场方向相反,且图线在C点的切线斜率为零,故C点电场强度大小为零,故A正确,B错误;由N到C电势升高,故NC间电场方向沿x轴负方向,C错误;WNC=UNC·q,UNC<0,q<0,故WNC>0,而WCD=UCDq,UCD>0,q<0,所以WCD<0,D正确. 【总结提升】由φ-x图象分析场强、电势的大小关系 (1)在φ-x图象中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向. (2)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率大小,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零. (3)在φ-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,然后作出判断. 10.【〈〈答案〉〉】 (1)由x=6.0t-10t2得加速度大小为: a=20m/s2(2分) 根据牛顿第二定律: Eq=ma(2分) 解得场强大小为: E=2.0×104N/C(2分) 电场强度方向水平向左(2分) (2)由x=6.0t-10t2得初速度大小为: v0=6.0m/s 减速时间: t1= =0.3s(2分) 0.3s内经过的路程x1=v0t1- at =0.9m(2分) 后0.2s物体做反向匀加速直线运动,经过的路程 x2= at =0.4m(2分) 物体在0.5s内发生的位移为 x=0.9m-0.4m=0.5m,方向向右.(2分) 电场力做负功,电势能增加: ΔEp=qEx=2×10-2J(2分) 〈答案〉: (1)2.0×104N/C 方向水平向左 (2)电势能增加2×10-2J 11.【〈〈答案〉〉】 (1)带电小球在A点时: mgsin30°-k =maA.(4分) 带电小球在B点时: -mgsin30°=maB 且aA= (3分) 可解得: aB= (2分) (2)由A点到B点应用动能定理得: mgsin30°· -UBA·q=0.(4分) 由mgsin30°-k =m·aA=m 可得: mg=k (3分) 可求得: UBA= (2分) 〈答案〉: (1) (2)
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- 物理 二轮 练习 方略 72 电势 电势差