2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點題型專練 專題6.2 電場能的性質(zhì)（含解析）.doc

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專題6.2 電場能的性質(zhì) 1．如圖所示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸垂直于環(huán)面且過圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場強度和電勢的說法中正確的是 (　　) A．O點的電場強度為零，電勢最低 B．O點的電場強度為零，電勢最高 C．從O點沿x軸正方向，電場強度減小，電勢升高 D．從O點沿x軸正方向，電場強度增大，電勢降低 答案：B 2.如圖所示，高速運動的α粒子被位于O點的重原子核散射，實線表示α粒子運動的軌跡，M、N和Q為軌跡上的三點，N點離核最近，Q點比M點離核更遠，則 (　　) A．α粒子在M點的速率比在Q點的大 B．三點中，α粒子在N點的電勢能最大 C．在重核產(chǎn)生的電場中，M點的電勢比Q點的低 D．α粒子從M點運動到Q點，電場力對它做的總功為負功 答案：B 解析：由題圖α粒子的運動軌跡可知，α粒子受重原子核的斥力作用而運動，故重核帶正電，周圍電勢為正；因Q點比M點離核更遠，故α粒子從M到Q，電場力做正功，動能增大，速度增大，A、D均錯；N點離核最近，電勢能最大，B對；沿電場線方向，電勢降低，故M點比Q點電勢高，C錯。 3．如圖，在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，將兩個帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點，虛線為等勢線。取無窮遠處為零電勢點，若將q1、q2移動到無窮遠的過程中外力克服電場力做的功相等，則下列說法正確的是 (　　) A．A點電勢大于B點電勢 B．A、B兩點的電場強度相等 C．q1的電荷量小于q2的電荷量 D．q1在A點的電勢能小于q2在B點的電勢能 答案：C 4．一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運動，取該直線為x軸，起始點O為坐標(biāo)原點，其電勢能Ep與位移x的關(guān)系如圖所示，下列圖象中合理的是 (　　) 答案：D 解析：根據(jù)電場力做功與電勢能的關(guān)系：W電＝－ΔEp＝EpO－Ep，則Ep＝EpO－W電，則粒子的電勢能隨位移變化的圖象斜率絕對值對應(yīng)粒子所受的靜電力大小，故可知電場力、電場強度及粒子的加速度大小隨位移的增加而減小，所以選項A錯誤，選項D正確；根據(jù)動能定理有W電＝Ek－0，則Ek＝W電，則粒子的動能隨位移變化的斜率絕對值對應(yīng)電場力的大小，故選項B錯誤；粒子沿x軸的運動是一個加速度減小的加速運動，故速度與位移不是線性關(guān)系，選項C錯誤。 5.兩異種點電荷電場中的部分等勢面如圖所示，已知A點電勢高于B點電勢。若位于a、b處點電荷的電荷量大小分別為qa和qb，則 (　　) A．a(chǎn)處為正電荷，qa＜qb B．a(chǎn)處為正電荷，qa＞qb C．a(chǎn)處為負電荷，qa＜qb D．a(chǎn)處為負電荷，qa＞qb 答案：B 解析：根據(jù)A點電勢高于B點電勢可知，a處為正電荷，a電荷處的等勢面比b電荷處的等勢面密，所以qa＞qb，選項B正確。 17.如圖，半徑為R的均勻帶電薄球殼，其上有一小孔A.已知殼內(nèi)的場強處處為零；殼外空間的電場，與將球殼上的全部電荷集中于球心O時在殼外產(chǎn)生的電場一樣．一帶正電的試探電荷(不計重力)從球心以初動能Ek0沿OA方向射出．下列關(guān)于試探電荷的動能Ek與離開球心的距離r的關(guān)系圖線，可能正確的是(　　) 18.如圖所示，勻強電場方向平行于xOy平面，在xOy平面內(nèi)有一個半徑為R＝5 m的圓，圓上有一個電荷量為q＝＋110－8 C的試探電荷P，半徑OP與x軸正方向的夾角為θ，P沿圓周移動時，其電勢能Ep＝2.510－5sin θ(J)，則(　　) A．x軸位于零勢面上 B．電場強度大小為500 V/m，方向沿y軸正方向 C．y軸位于零勢面上 D．電場強度大小為500 V/m，方向沿x軸正方向 解析：A　由Ep＝2.510－5sin θ(J)知，x軸上的勢能為零，是零勢面，電場線沿y軸方向，A正確，C錯誤；當(dāng)θ＝90時，Ep＝2.510－5 J＝EqR，解得E＝500 V/m，此時電勢能大于零，故電場強度的方向沿y軸負方向，B、D錯誤． 19．兩電荷量分別為q1和q2的點電荷固定在x軸上的O、M兩點，兩電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中C為ND段電勢最低的點，則下列說法正確的是(　　) A．q1、q2為等量異種電荷 B．N、C兩點間場強方向沿x軸負方向 C．N、D兩點間的電場強度大小沿x軸正方向先減小后增大 D．將一正點電荷從N點移到D點，電勢能先增大后減小 20.如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子，以初速度v0，從A點豎直向上射入真空中沿水平方向的勻強電場中，粒子通過電場中B點時，速率vB ＝2v0，方向與電場的方向一致，則A、B兩點的電勢差為(　　) A. B. C. D. 解析：C　粒子在豎直方向做勻減速直線運動 2gh＝v① 電場力做正功，重力做負功，則根據(jù)動能定理有 qU－mgh＝mv－mv② 解方程①②可得，A、B兩點電勢差為. 21.(多選)如圖所示，在一個勻強電場中有一個四邊形ABCD，電場方向與四邊形ABCD平行，其中M為AD的中點，N為BC的中點．一個電荷量為q的帶正電粒子，從A點移動到B點過程中，電勢能減小W1，若將該粒子從D點移動到C點，電勢能減小W2，下列說法正確的是(　　) A．勻強電場的場強方向必沿AB方向 B．若將該粒子從M點移動到N點，電場力做功W＝ C．若D、C之間的距離為d，則該電場的場強大小為E＝ D．若M、N之間的距離為d，該電場的場強最小值為E＝ 22．(多選)一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運動，其電勢能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中0～x2段是對稱的曲線，x2～x3段是直線，則下列說法正確的是(　　) A．x1處電場強度為零 B．x1、x2、x3處電勢φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ1>φ2>φ3 C．粒子在0～x2段做勻變速運動，x2～x3段做勻速直線運動 D．x2～x3段是勻強電場 解析：ABD　根據(jù)電勢能與電勢的關(guān)系Ep＝qφ及場強與電勢的關(guān)系E＝－得E＝(－)，由數(shù)學(xué)知識可知Ep－x圖象切線的斜率等于，x1處切線斜率為零，則x1處電場強度為零，故A正確．由題圖可看出在0～x1段圖象切線的斜率不斷減小，由A知場強減小，粒子所受的電場力減小，加速度減小，做非勻變速運動．x1～x2段圖象切線的斜率不斷增大，場強增大，粒子所受的電場力增大，做非勻變速運動．x2～x3段斜率不變，場強不變，即電場強度大小和方向均不變，是勻強電場，粒子所受的電場力不變，做勻變速直線運動，故C錯誤，D正確．根據(jù)電勢能與電勢的關(guān)系Ep＝qφ可知粒子帶負電，q<0，則電勢能越大，粒子所在處的位置電勢越低，所以有φ1>φ2>φ，故B正確． 23.轉(zhuǎn)動動能是物體動能的一種形式，它特指物體圍繞某一點或某一軸轉(zhuǎn)動所具有的動能．如圖所示的是實驗室中一種展示和測量轉(zhuǎn)動動能的裝置，一個由四根長為l的絕緣輕質(zhì)剛性桿組成的正方形水平放置，在其四個端點a、b、c、d分別固定質(zhì)量均為m、電荷量均為q的點電荷，其中a點帶負電荷，其余b、c、d三點帶正電荷，正方形可繞中心豎直軸O在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動．現(xiàn)將正方形裝置放入一個水平電場中，初始位置aO連線與電場方向垂直，在電場力作用下，該裝置從靜止開始發(fā)生旋轉(zhuǎn)，測量其轉(zhuǎn)動角速度便可知轉(zhuǎn)動動能．下列分析正確的是(分析時可不考慮豎直轉(zhuǎn)動軸O處的摩擦力)(　　) A．在電場力作用下裝置從靜止開始將向順時針方向轉(zhuǎn)動 B．在電場力作用下裝置從靜止開始將沿逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)圈 C．在電場力作用下裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動的最大轉(zhuǎn)動動能Ekm＝Eql D．在電場力作用下裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動的最大角速度ωkm＝ 24.如圖所示，空間中存在沿x軸的靜電場，其電勢φ沿x軸的分布如圖所示，x1、x2、x3、x4是x軸上的四個點，質(zhì)量為m、帶電量為－q的粒子(不計重力)，以初超度v0從O點沿x軸正方向進入電場，在粒子沿x軸運動的過程中，下列說法正確的是(　　) A．粒子在x2點的速度為0 B．從x1到x3點的過程中，粒子的電勢能先減小后增大 C．若粒子能到達x4處，則v0的大小至少應(yīng)為 D．若v0＝，則粒子在運動過程中的最大動能為3qφ0 25.靜電場方向平行于x軸，以坐標(biāo)原點為中心，其電勢φ隨x的分布如圖所示，圖中φ0和d為已知量．一個帶負電的粒子僅在電場力作用下，以坐標(biāo)原點O為中心沿x軸方向在A、B之間做周期性運動．已知該粒子質(zhì)量為m、電荷量為－q(q>0)，經(jīng)過坐標(biāo)原點時速度為v.求： (1)粒子在電場中所受電場力的大小． (2)A點離坐標(biāo)原點O的距離． (3)粒子的運動周期． 解析：(1)由題意知，勻強電場的電場強度的大小E＝ 由F＝qE解得粒子所受電場力的大小F＝ (2)由題意得，粒子在A點時，速度為零．設(shè)A點離坐標(biāo)原點O能距離為x，則粒子運動的加速度大小 a＝＝，v2＝2ax，兩式聯(lián)立解得x＝ (3)粒子在四分之一周期內(nèi)v＝at 粒子的運動周期T＝4t，聯(lián)立解得T＝ 答案：(1)　(2)　(3) 26. 如圖所示，在O點放置一個正電荷，在過O點的豎直平面內(nèi)的A點，自由釋放一個帶正電的小球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為q。小球落下的軌跡如圖中虛線所示，它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實線表示)相交于B、C兩點，O、C在同一水平線上，∠BOC＝30，A距離OC的豎直高度為h。若小球通過B點的速度為v，試求： (1)小球通過C點的速度大小。 (2)小球由A到C的過程中電勢能的增加量。 答案：(1)　(2)mgh－mv2－mgR 27．如圖，勻強電場中有一半徑為r的光滑絕緣圓軌道，軌道平面與電場方向平行。a、b為軌道直徑的兩端，該直徑與電場方向平行。一電荷量為q(q>0)的質(zhì)點沿軌道內(nèi)側(cè)運動，經(jīng)過a點和b點時對軌道壓力的大小分別為Na和Nb。不計重力，求電場強度的大小E、質(zhì)點經(jīng)過a點和b點時的動能。 答案：E＝(Nb－Na)　Eka＝(Nb＋5Na)　 Ekb＝(5Nb＋Na) 解析：質(zhì)點所受電場力的大小為 f＝qE ① 設(shè)質(zhì)點質(zhì)量為m，經(jīng)過a點和b點時的速度大小分別為va和vb，由牛頓第二定律有 f＋Na＝m ② Nb－f＝m ③ 28．如圖(a)所示，傾角θ＝30的光滑固定斜桿底端固定一電量為Q＝210－4C的正點電荷，將一帶正電小球(可視為點電荷)從斜桿的底端(但與Q未接觸)靜止釋放，小球沿斜桿向上滑動過程中能量隨位移的變化圖像如圖(b)所示，其中線1為重力勢能隨位移變化圖像，線2為動能隨位移變化圖像(靜電力恒量K＝9109Nm2/C2)則： (1)請描述小球向上運動過程中的速度與加速度的變化情況； (2)求小球的質(zhì)量m和電量q； (3)求斜桿底端至小球速度最大處由底端正點電荷Q形成的電場的電勢差U。 答案：(1)見解析　(2)4kg　1.1110－5C　(3) 4.23106V 解析：(1)先沿斜面向上做加速度逐漸減小的加速運動，再沿斜面向上做加速度逐漸增大的減速運動，直至速度為零。 (2)由線1可得EP＝mgh＝mgsinθ，斜率k＝20＝mgsin30，所以m＝4kg 當(dāng)達到最大速度時帶電小球受力平衡mgsinθ＝kqQ/s，由線2可得s0＝1m， 得q＝mgssinθ/kQ＝1.1110－5C