版《红对勾讲与练》高三物理人教版总复习配套第六章静电场第2节电场能的性质课时作业19讲解Word文档下载推荐.docx
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B.电子沿AC方向运动时它具有的电势能越来越大
C.电势差UAB=UBC
D.电势φA<
φB<
φC
该电场为负点电荷电场,电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越大,选项A错误;
根据电子只在电场力作用下沿着直线由A→C运动时的速度越来越小,它具有的电势能越来越大,选项B正确;
由于电场为非匀强电场,电势差UAB<
UBC,选项C错误;
电势φA>
φB>
φC,选项D错误.
B
3.如图所示,有四个等量异种电荷,放在正方形的四个顶点处.A、B、C、D为正方形四个边的中点,O为正方形的中心,下列说法中正确的是( )
A.A、B、C、D四个点的电场强度相同
B.O点电场强度等于零
C.将一带正电的试探电荷匀速从B点沿直线移动到D点,电场力做功为零
D.将一带正电的试探电荷匀速从A点沿直线移动到C点,试探电荷具有的电势能增大
由点电荷电场强度公式和场强叠加原理可知,A、B、C、D四个点的电场强度不相同,O点电场强度不等于零,选项A、B错误;
由于B、D两点等电势,将一带正电的试探电荷匀速从B点沿直线移动到D点,电场力做功为零,选项C正确;
由于A点电势高于C点,将一带正电的试探电荷匀速从A点沿直线移动到C点,试探电荷具有的电势能减小,选项D错误.
4.一个带正电的质点,电荷量为q=2.0×
10-9C,在静电场中由a点移到b点,在这个过程中,除静电力做功外,其他力做的功为6.0×
10-5J,质点的动能增加了8.0×
10-5J,则a、b两点间的电势差Uab为( )
A.3×
104VB.1×
104V
C.4×
104VD.7×
设静电力做功为Wab,
则Wab=q·
Uab
由动能定理Wab+W其他力=ΔEk,得
Wab=ΔEk-W其他力
=8.0×
10-5J-6.0×
10-5J=2.0×
10-5J,
故Uab=Wab/q=
=1×
104V,
故正确答案为B.
5.如图甲所示,A、B为某电场中一条直线上的两个点,现将正点电荷从A点静止释放,仅在电场力作用下运动一段距离到达B点,其电势能Ep随位移x的变化关系如图乙.从A到B的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电场力对电荷一直做正功
B.电势一直升高
C.电荷所受电场力先减小后增大
D.电荷所受电场力先增大后减小
由乙图可知,点电荷的电势能先减小后增大,故电场力对其先做正功后做负功,A项错误;
由于正点电荷电势能先减小后增大,则电势也先减小后增大,B项错误;
乙图中,斜率的绝对值表示的含义是k=
=
=q·
E,即电场力的大小,由图可知,斜率绝对值先减小后增大,故电场力先减小后增大,C项正确.
二、多项选择题
6.如图所示,空间分布着竖直向上的匀强电场E,现在电场区域内某点O处放置一负点电荷Q,并在以O点为球心的球面上选取a、b、c、d四点,其中a、c连线为球的水平大圆直径,b、d连线与电场方向平行,且b、d连线为球的竖直大圆半径.不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )
A.b、d两点的电场强度大小相等,电势相等
B.a、c两点的电场强度大小相等,电势相等
C.若从a点抛出一带正电小球,小球可能沿a、c所在圆周做匀速圆周运动
D.若从a点抛出一带负电小球,小球可能沿b、d所在圆周做匀速圆周运动
设球半径为R,Eb=E-k
,Ed=E+k
,A错误;
Ea=
,Ec=
,且a、c在同一等势面上,B正确;
当带电小球所受重力和电场力大小相等,方向相反,且k
=m
时,小球能沿a、c所在圆周做匀速圆周运动,C正确,D错误.
BC
7.如图甲所示,两个点电荷q1、q2固定在x轴上距离为L的两点,其中q1带正电荷位于原点O,a、b是它们连线延长线上的两点,其中b点与O点相距3L.现有一带正电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用),设粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb,其速度随坐标x变化的图象如图乙所示,则以下判断正确的是( )
A.q2带负电且电荷量小于q1
B.b点的场强一定为零
C.a点的电势比b点的电势高
D.粒子在a点的电势能比在b点的电势能小
由v-x图象知,粒子从a点向远处运动先减速再加速,在b处速度最小,则b点左右两侧电场方向相反,b点处电场强度为零,B正确;
根据点电荷场强公式和电场的叠加知识得q2带负电且电荷量小于q1,A正确;
根据粒子受力方向知b点左侧场强向左,故a点电势比b点低,C错误;
粒子从a点到b点的过程中动能减小,电场力做负功,电势能增加,D正确.
ABD
8.两电荷量分别为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变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势为零,ND段中C点电势最高,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
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=UCD·
q,UCD>
0,所以WCD<
0,D正确.
AD
三、非选择题
9.有一带负电的小球,其带电荷量q=-2×
10-4C,如图所示,开始时静止在场强为E=2×
103V/m的匀强电场中的P点,靠近电场极板B有一挡板S,小球与挡板S的距离h=4cm,与A板的距离H=36cm,小球的重力忽略不计,在电场力作用下小球向左运动,与挡板S相碰后电荷量减少到碰前的k倍,已知k=
,碰撞过程中小球的机械能没有损失.
(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,则小球在P点时的电势能为多少?
(2)小球第一次被弹回到达最右端时距S板的距离为多少?
(3)小球从P点出发到第一次到达最右端的过程中,电场力对小球做了多少功?
(1)SP间的电势差
USP=φS-φP=Eh=2×
103×
0.04V=80V
因φS=0,所以φP=-80V
所以小球在P点时的电势能
EP=qφP=-2×
10-4×
(-80)J=0.016J
(2)设小球与S碰撞时速度大小为v,小球第一次从P到S有-qEh=
mv2
设小球第一次被弹回至最右端距S板的距离为h1,有
(-kq)Eh1=
所以h1=
h≈4.6cm
(3)由动能定理知小球从P点出发到碰撞前有
W1=
碰撞后至到达最右端有W2=0-
则电场力做的总功W=W1+W2=0
(1)0.016J
(2)4.6cm (3)0
10.如图所示,在距足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电荷,一质量为m、带电荷量为+q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,当运动到P点正下方B点时速度为v.已知点电荷产生的电场在A点的电势为φ(取无穷远处的电势为零),PA连线与水平轨道的夹角为60°
,试求:
(1)物块在A点时受在A点到轨道的支持力大小;
(2)点电荷+Q产生的电场在B点的电势.
(1)物块在A点受到点电荷的库仑力F=
由几何关系可知P、A间距离r=
设物块在A点时受到轨道的支持力大小为FN,由平衡条件有FN-mg-Fsin60°
=0.
解得FN=mg+
(2)设点电荷产生的电场在B点的电势为φB,由动能定理有q(φ-φB)=
mv2-
mv
解得φB=φ+
(1)mg+
(2)φ+
11.如图所示,固定于同一条竖直线上的点电荷A、B相距为2d,电量分别为+Q和-Q.MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球p,质量为m、电量为+q(可视为点电荷,q远小于Q),现将小球p从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球p向下运动到距C点距离为d的O点时,速度为v.已知MN与AB之间的距离也为d,静电力常量为k,重力加速度为g.求:
(1)C、O间的电势差UCO;
(2)小球p经过O点时加速度的大小;
(3)小球p经过与点电荷B等高的D点时速度的大小.
(1)小球p由C运动到O时,由动能定理,
得mgd+qUCO=
mv2-0①
得UCO=
②
(2)小球p经过O点时受力分析如图所示,由库仑定律得:
F1=F2=k
③
它们的合力为:
F=F1cos45°
+F2cos45°
④
由牛顿第二定律得:
mg+F=ma,⑤
a=g+
⑥
(3)小球p由O运动到D的过程,由动能定理得:
mgd+qUOD=
-
mv2⑦
由电场特点可知:
UCO=UOD⑧
联立②⑦⑧解得:
vD=
v
(1)
(2)g+
(3)
v
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