届新高考物理第一轮复习课时强化训练电势 电势能 电势差解析版Word文档格式.docx
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假设粒子运动的平面为等势面,电场线的方向垂直于等势面,粒子所在平面的电场线沿竖直方向,粒子受到的电场力也就沿竖直方向,但由库仑力的特点可知粒子受到的库仑力沿电荷连线方向,因此假设不成立,A错误;
由点电荷的电场中距离点电荷相等的各点电势相等,可知粒子运动的轨迹在一条等势线上,B正确。
3、如图甲所示,Q1、Q2是两个固定的点电荷,其中Q1带正电.在它们连线的延长线上有a、b两点,一带正电的试探电荷以一定的初速度从a点沿直线经b点向远处运动,其v-t图象如图乙所示.若将带正电的试探电荷从Q1左侧由静止释放,则该试探电荷( )
A.一定做加速运动
B.可能先做加速运动,后做减速运动
C.电势能可能增加
D.运动过程中所在位置的电势逐渐升高
选A根据试探电荷的v-t图象可知,电荷在b点的加速度为零,正电荷由a→b减速运动,所以Q2带负电,且电荷量小于Q1所带的电荷量.在Q1左侧的合电场方向向左,若将带正电的试探电荷从Q1左侧由静止释放,则该试探电荷一定向左做加速运动,电场力做正功,电势能减小,电势降低,A正确,B、C、D错误.
4、如图所示,三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P′点,则由O点静止释放的电子( )
A.运动到P点返回
B.运动到P和P′点之间返回
C.运动到P′点返回
D.穿过P′点
选A由题意知,电子在A、B板间做匀加速运动,在B、C板间做匀减速运动,到P点时速度恰好为零,设A、B板和B、C板间电压分别为U1和U2,由动能定理得eU1-eU2=0,所以U1=U2;
现将C板右移至P′点,由于板上带电荷量没有变化,B、C板间电场强度E=
=
,E不变,故电子运动到P点返回,选项A正确.
5、下列说法正确的是( )
A.点电荷在电场中某点受力的方向一定是该点电场强度的方向
B.电势差的公式UAB=
,说明电场中A、B两点间的电势差UAB与静电力做功WAB成正比,与移动电荷的电荷量q成反比
C.根据E=
知,电场强度与电场中两点间的距离d成反比
D.若将一正电荷从电场中的A点移到B点电场力做正功,则A点的电势高于B点的电势
选D 正点电荷所受的电场力与电场强度方向相同,负点电荷所受的电场力与电场强度方向相反,故A错误;
电势差的公式UAB=
是运用比值法定义的,电势差UAB与静电力做功、移动电荷的电荷量无关,故B错误;
E=
中d是两点沿电场方向的距离,只适用于匀强电场,而匀强电场的电场强度处处相同,电场强度与d无关,故C错误;
根据公式WAB=qUAB知,WAB>
0,q>
0,则UAB>
0,则A点的电势高于B点的电势,故D正确。
6、如图所示,空间有两个等量正点电荷,点电荷连线中点为O,a、b两点在其连线的中垂线上,则下列说法一定正确的是( )
A.电场强度Ea>
Eb
B.电场强度Ea<
C.电势φa>
φb
D.电势φa<
选C 两个等量正点电荷连线中点O的电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,故从中点O沿着中垂线向上到无穷远处电场强度先增大后减小;
由于两点电荷间距离以及a、b两点到O点的距离未知,所以a、b两点的电场强度大小不能确定,A、B错误;
根据电场强度的叠加原理可知,Oab直线上电场强度方向向上,沿着电场线方向电势逐渐降低,所以a点电势一定高于b点电势,C正确,D错误。
7、如图既可以看成是用来描述山坡地势的等高线图,也可以看成是用来描述电场中电势高低的等势线图。
关于此图,下列说法正确的是( )
A.若该图为等高线图,可知a坡的地势比b坡陡峭
B.若该图为等高线图,可知在不考虑摩擦力时,小球从a坡滑下的加速度大于从b坡滑下的加速度
C.若该图为等势线图,可知a侧的电势降落比b侧慢
D.若该图为等势线图,可知a侧的电场强度比b侧大
选C 若该图为等高线图,则相邻两条等高线之间高度差相同,等高线越密集处越陡峭,b坡比a坡更陡峭,A选项错误;
由A选项分析可知,a处斜率更小,提供加速度的重力沿斜面向下的分力更小,故加速度更小,B选项错误;
若该图为等势线图,则相邻两等势线之间电势差相同,a处降低相同电势距离更大,故降落比b侧慢,C选项正确;
等势线越稀疏代表电场强度越小,D选项错误。
8、如图,电荷量分别为q和-q(q>
0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。
则( )
A.a点和b点的电势相等
B.a点和b点的电场强度大小相等
C.a点和b点的电场强度方向相同
D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加
选BC b点距q近,a点距-q近,则b点的电势高于a点的电势,故A错误。
如图所示,a、b两点的电场强度可视为E3与E4、E1与E2的合场强。
其中E1∥E3,E2∥E4,且知E1=E3,E2=E4,故合场强Ea与Eb大小相等、方向相同,B、C正确。
由于φa<
φb,负电荷从低电势移至高电势过程中,电场力做正功,电势能减少,故D错误。
9、(多选)如图所示,虚线ac和bd分别为椭圆的长轴和短轴,相交于O点,两个等量异种点电荷分别固定在椭圆的两个焦点P、Q上,c、e两点关于Q点对称,下列说法正确的是( )
A.a、c两点场强相同,电势相等
B.b、d两点场强相同,电势相等
C.同一带正电的试探电荷在e点具有的电势能小于在c点具有的电势能
D.将一带负电的试探电荷沿椭圆从a点经b点移到c点的过程中,电场力始终做负功
选BD 由等量异种点电荷的电场分布特点及题图中的对称关系易知,a、c两点场强相同,电势不等,故A错误;
b、d两点场强相同,电势相等,故B正确;
e点电势高于c点,同一带正电的试探电荷在e点具有的电势能大于在c点具有的电势能,故C错误;
将一带负电的试探电荷沿椭圆从a点经b点移到c点,因电势一直降低,故电场力一直做负功,故D正确。
10、将无穷远处的电势视为零,在电荷量为q的点电荷周围某点的电势可用φ=
计算,式中r为该点到点电荷的距离,k为静电力常量。
两电荷量大小均为Q的异种点电荷固定在相距为L的两点,如图所示。
现将一质子(电荷量为e)从两点电荷连线上的A点,沿以电荷+Q为圆心、半径为R(L>
R)的半圆形轨迹ABC移到C点,质子从A点移到C点的过程中电势能的变化情况为( )
A.增加
B.增加
C.减少
D.减少
选B A点的电势为φA=k
-k
;
C点的电势为φC=k
,则A、C间的电势差为UAC=φA-φC=-
,质子从A点移到C点,电场力做功为WAC=eUAC=-
,做负功,所以质子的电势能增加
,故B正确。
11、(多选)如图所示,两个带等量正电的点电荷分别位于x轴上的P、Q两点,其位置关于坐标原点O对称,圆弧曲线是一个以O点为圆心的半圆,c点为半圆与y轴的交点,a、b两点为一平行于x轴的直线与半圆的交点,下列说法正确的是( )
A.a、b两点的场强相同
B.a、b两点的电势相同
C.将一个正电荷q沿着圆弧从a点经c点移到b点,电势能先增加后减小
D.将一个正电荷q放在半圆上任一点,两电荷对q的作用力大小分别是F1、F2,则
+
为一定值
选BD 等量同种正电荷电场线和等势面的分布图如图所示,由图可以知道,a、b两点的场强大小相等、方向不同,场强不同,故A错误;
根据等量同种电荷的电场分布的对称性知φa=φb,所以B选项正确;
将一个正电荷q沿着圆弧从a点经c点移到b点,电场力先做正功,后做负功,故电势能先减小后增加,故C错误;
设圆直径为d,将一个正电荷q放在半圆上任一点,设该点到P的距离为r1,到Q的距离为r2,则由勾股定理得r12+r22=d2,两电荷对q的作用力大小分别是F1、F2,则由库仑定律得:
F1=
,F2=
,所以
,为定值,D正确。
二、非选择题
12、如图所示,水平放置的两平行金属板间距为d,电压大小为U,上板中央有孔,在孔的正下方下板表面处有一质量为m,带电量为-q的微粒.将小微粒由静止释放,它将从静止被加速,然后冲出小孔,它能上升的最大高度是多少?
从最初到最高点由动能定理知
-mg(h+d)+qU=0
所以h+d=
h=
-d.
答案:
-d
13、图中A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,边长为
cm.已知A、B、C三点电势分别为φA=15V,φB=6V,φC=-3V.
(1)D点电势φD是多少?
(2)电场强度E的大小是多少?
画一条过A点的电场线.
(1)在匀强电场中平行且等长的两线段的两端点间电势差相等,即UAB=UDC,所以φA-φB=φD-φC,得φD=6V.
(2)由于φB=φD=6V,故BD为等势线,A点到BD的垂直距离A
=1cm
V/m=900V/m.
场强方向由A到C,如图所示
(1)6V
(2)900V/m,电场线如解析图所示
14、如图所示,一电荷量为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).
(1)设带电小球所带电荷量为q,带电小球在A点时,mgsin30°
=maA
带电小球在B点时,
-mgsin30°
=maB
且aA=
,解得aB=
(2)带电小球由A点运动到B点应用动能定理,有
mgsin30°
·
-qUBA=0
又mgsin30°
可求得UBA=
(1)
(2)
15、如图所示,在两块竖直的平行金属板A、B上端的中点Q的正上方,有一点P,在点P处放一带正电的小球,已知小球的质量为m=5×
10-6kg,带电荷量为q=5×
10-8C,P、Q间的高度差h0=1.25m.如果金属板A、B无限长,板间距离d=0.04m,板间电压UAB=400V,求:
(1)带电小球从静止下落后,经过多长时间与金属板相碰.
(2)相碰时离金属板上端的距离.
(1)设小球落至Q点的速度为v0,则v
=2gh0,所以v0=5m/s,小球进入电场后在竖直方向上做初速度为v0、加速度为g的匀加速运动,在水平方向上做初速度等于零、加速度为
=100m/s2的匀加速直线运动.在水平方向上:
at
,t2=
=0.02s,小球从P到Q的时间为t1,由h0=
gt
可得t1=
=
s=0.5s.
带电粒子从静止下落到与金属板相撞所用时间
t=t1+t2=0.52s.
(2)碰到金属板的位置到金属板上端的距离是带电粒子在电场中运动时竖直方向上的分位移,
y=v0t2+
=5×
0.02m+
×
10×
(0.02)2m=0.102m.
(1)0.52s
(2)0.102m
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