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2017-2018學(xué)年度高中物理 習(xí)題課二 電場(chǎng)能的性質(zhì)課時(shí)訓(xùn)練【含解析】教科版選修3-1

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1、 習(xí)題課二  電場(chǎng)能的性質(zhì) 1.(2016全國(guó)Ⅲ卷,15)關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面,下列說法正確的是( B ) A.兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交 B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直 C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等 D.將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面,電場(chǎng)力做正功 解析:在靜電場(chǎng)中,兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面不會(huì)相交,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線與等勢(shì)面一定相互垂直,選項(xiàng)B正確;同一等勢(shì)面上的電場(chǎng)強(qiáng)度可能相等,也可能不相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,順著電場(chǎng)線移動(dòng)負(fù)試探電荷時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有a,b

2、兩個(gè)帶電液滴,分別豎直向上和向下做勻速直線運(yùn)動(dòng),液滴間相互作用力不計(jì),則( A ) A.a,b帶同種電荷 B.a,b帶異種電荷 C.a的電勢(shì)能增大 D.b的電勢(shì)能減小 解析:a,b兩個(gè)帶電液滴在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中分別豎直向上和向下做勻速直線運(yùn)動(dòng),則a,b兩帶電液滴均受到豎直向上的與其自身重力平衡的電場(chǎng)力,故a,b帶同種電荷,且?guī)ж?fù)電,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;電場(chǎng)力對(duì)a做了正功,a的電勢(shì)能減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電場(chǎng)力對(duì)b做了負(fù)功,b的電勢(shì)能增加,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 3.如圖所示,a,b和c分別表示點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,它們的電勢(shì)分別為6 V,4 V和1.5 V.一質(zhì)子(11H)從等勢(shì)面

3、a上某處由靜止釋放,僅受電場(chǎng)力作用而運(yùn)動(dòng),已知它經(jīng)過等勢(shì)面b時(shí)的速率為v,則對(duì)質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)有下列判斷,正確的是( D ) A.質(zhì)子從a等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)到c等勢(shì)面電勢(shì)能增加4.5 eV B.質(zhì)子從a等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)到c等勢(shì)面動(dòng)能減少4.5 eV C.質(zhì)子經(jīng)過等勢(shì)面c時(shí)的速率為2.25v D.質(zhì)子經(jīng)過等勢(shì)面c時(shí)的速率為1.5v 解析:質(zhì)子由高等勢(shì)面向低等勢(shì)面運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能減少,動(dòng)能增加,故選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;質(zhì)子從等勢(shì)面a到等勢(shì)面b,由動(dòng)能定理得12mv2=2 eV,質(zhì)子從等勢(shì)面a到等勢(shì)面c,由動(dòng)能定理得12mvc2=4.5 eV,解得vc=1. 5v,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 4.(2017揚(yáng)州高二期

4、中)(多選)如圖所示,兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷的連線和其中垂線上有a,b,c三點(diǎn),下列說法正確的是( BD ) A.a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高 B.a,b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同,b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)比a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大 C.b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)電勢(shì)高,場(chǎng)強(qiáng)方向相同 D.一個(gè)電子僅在電場(chǎng)力作用下不可能沿如圖所示的曲線軌跡從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn) 解析:由等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)分布的特點(diǎn)可知,等量異種點(diǎn)電荷的中垂面為等勢(shì)面,因此a,b兩點(diǎn)電勢(shì)相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在中垂面上場(chǎng)強(qiáng)方向都與中垂面垂直,且從b點(diǎn)向外越來越小,選項(xiàng)B正確;在兩點(diǎn)電荷連線上,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來越低,所以b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)電勢(shì)低,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電子受力應(yīng)指向電場(chǎng)的反方向,根

5、據(jù)力與速度的關(guān)系可判斷電子不可能沿圖示曲線軌跡運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確. 5.(多選)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的連線和中垂線如圖所示,現(xiàn)將一個(gè)帶負(fù)電的試探電荷先從圖中的a點(diǎn)沿直線移動(dòng)到b點(diǎn),再?gòu)腷點(diǎn)沿直線移動(dòng)到c點(diǎn),則試探電荷在此全過程中( AD ) A.所受電場(chǎng)力的方向不變 B.所受電場(chǎng)力的大小恒定 C.電勢(shì)能一直減小 D.電勢(shì)能先不變后減小 解析:ab線是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的等勢(shì)線,而合電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向都是垂直ab線向下的,試探電荷在a→b過程中電場(chǎng)力方向始終豎直向上,與在c點(diǎn)相同,選項(xiàng)A正確;沿ab方向越靠近兩點(diǎn)電荷的連線,電場(chǎng)線越密,場(chǎng)強(qiáng)越大,所受電場(chǎng)力越大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從a→b電場(chǎng)力不做

6、功,從b→c電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能先不變后減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 6.(多選)帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下以初速度v0從t=0時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng),其vt圖象如圖所示.若粒子在2t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn),5t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).以下說法中正確的是( AC ) A.A,B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EA=EB B.A,B兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為A

7、時(shí)速度大于零,故粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;因?yàn)榱W拥碾娦圆淮_定,所以無法判斷A,B兩點(diǎn)的電勢(shì)高低,選項(xiàng)B錯(cuò)誤. 7.一勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)方向是水平的,如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球,從O點(diǎn)出發(fā),初速度大小為v0,在電場(chǎng)力與重力作用下,恰能沿與場(chǎng)強(qiáng)的反方向成θ角的直線運(yùn)動(dòng).求小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能與在O點(diǎn)的電勢(shì)能之差. 解析:設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E,小球帶電荷量為q,因小球做直線運(yùn)動(dòng),它受到的電場(chǎng)力qE和重力mg的合力必沿此直線,如圖所示.由此可知,小球做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a=gsinθ.設(shè)從O到最高點(diǎn)的路程為x,v02=2ax.運(yùn)

8、動(dòng)的水平距離為L(zhǎng)=xcos θ.兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差ΔW=qEL.由圖可得Eq=mgtanθ.由以上各式得ΔW=12mv02cos2θ. 答案:12mv02cos2 θ 8.如圖所示,光滑絕緣細(xì)桿豎直放置,它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B,C兩點(diǎn),質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無初速度下滑,已知q?Q,AB=h,小球滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為3gh.求小球由A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做的功及A,B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差. 解析:因?yàn)镼是正點(diǎn)電荷,所以以Q為圓心的圓面是一個(gè)等勢(shì)面,由A點(diǎn)到B點(diǎn)過程中電場(chǎng)力是變力,所以不能直接用W=Fx來解,只能考慮應(yīng)用功能關(guān)系求解. 因?yàn)闂U是光滑的,所以小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)過程中只有兩個(gè)力做功:電場(chǎng)力做功W和重力做功mgh, 由動(dòng)能定理得W+mgh=12mvB2 代入已知條件vB=3gh得 電場(chǎng)力做功W=12m3gh-mgh=12mgh U=Wq=mgh2q 由于A

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