2018-2019學(xué)年高二物理 寒假訓(xùn)練02 電場(chǎng)能的性質(zhì)
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1、 寒假訓(xùn)練02電場(chǎng)能的性質(zhì) 典題溫故 1.【2018年桂林高二期中】在粗糙的水平面有一絕緣的足夠長(zhǎng)的薄長(zhǎng)平板,在其左端放一個(gè)帶電體(可看成質(zhì)點(diǎn)),帶電量q=1×10-2 C,整個(gè)空間處于向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度E=102 N/C,平板質(zhì)量M=2 kg,帶電體質(zhì)量m=1 kg,帶電體與平板間動(dòng)摩擦系數(shù)μ1=0.2,平板與地面間動(dòng)摩擦系數(shù)μ2=0.1,現(xiàn)給平板一個(gè)向左v0=7 m/s的初速,g取10 m/s2,求: (1)帶電體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間; (2)整個(gè)過(guò)程帶電體電勢(shì)能的變化量及摩擦生熱的內(nèi)能。 一、單選題 1.【2018年南寧市沛鴻民族中學(xué)第一
2、學(xué)期段考】如圖所示的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),下列判斷正確的是( )
A.電勢(shì)ΦA(chǔ)>ΦB,電場(chǎng)強(qiáng)度EA>EB
B.電勢(shì)ΦA(chǔ)<ΦB,電場(chǎng)強(qiáng)度EA 3、從a運(yùn)動(dòng)到b,電子的電勢(shì)能逐漸增大
3.【2018年福建省師大附中高二上學(xué)期期中】真空中相距為3a的兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2,分別固定于x軸上x1=0處和x2=3a的兩點(diǎn)上,在它們連線上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E隨x變化關(guān)系如圖所示,取沿x軸正方向的場(chǎng)強(qiáng)為正方向,以下判斷正確的是( )
A.x=2a處的電勢(shì)一定為零
B.點(diǎn)電荷Q1、Q2一定為異種電荷
C.點(diǎn)電荷Q1所帶電荷量是Q2所帶電荷量的2倍
D.x=1.5a處的電勢(shì)小于x=2.5a處的電勢(shì)
4.【2018年西安中學(xué)高三第一次模擬】位于正方形四角上的四個(gè)等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布如圖所示,ab、cd分別是正方形兩條邊的中垂線,O點(diǎn)為中垂線的交點(diǎn),P 4、、Q分別為cd、ab上的點(diǎn)。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.P、O兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φP >φO
B.P、Q兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為EQ >EP
C.若在O點(diǎn)放一正點(diǎn)電荷,則該正點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力不為零
D.若將某一負(fù)電荷由P點(diǎn)沿著圖中曲線PQ移到Q點(diǎn),所受電場(chǎng)力做的總功為零
5.【2018年杭州市高三上學(xué)期模擬】如圖,靜電噴涂時(shí),被噴工件接正極,噴槍口接負(fù)極,它們之間形成高壓電場(chǎng)。涂料微粒從噴槍口噴出后,只在靜電力作用下向工件運(yùn)動(dòng),最后吸附在工件表面,圖中虛線為涂料微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。下列說(shuō)法正確的是( )
A.涂料微粒一定帶負(fù)電
B.圖中虛線也可視為高壓電場(chǎng)的部分電場(chǎng)線
C.電 5、場(chǎng)力對(duì)微粒先做正功后做負(fù)功
D.噴射出的微粒動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能
6.【2018年湖南省師大附中高二期中】如圖所示,豎直平面內(nèi)有一圓周,其圓心為O,直徑AB和CD相互垂直,電荷量均為Q的正點(diǎn)電荷放在關(guān)于CD對(duì)稱的圓周上,它們所在半徑的夾角為120°。下列說(shuō)法正確的是( )
A.點(diǎn)O與點(diǎn)C的場(chǎng)強(qiáng)大小相等
B.點(diǎn)C與點(diǎn)D的場(chǎng)強(qiáng)大小之比為
C.一電子從D點(diǎn)由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中,加速度先減小后增大
D.將一正電荷沿著圓周從A點(diǎn)經(jīng)D移至B點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功
7.【2018年荊州中學(xué)、宜昌一中等“荊、荊、襄、宜四地七??荚嚶?lián)盟”高二上學(xué)期期中】在一沿x方向的電場(chǎng)中 6、放置一光滑絕緣水平桌面,沿桌面x軸方向電勢(shì)分布如圖中實(shí)線所示。有一質(zhì)量m=4×10-2 kg、電荷量q=2×10-6 C的帶正電小球,以v0=2 m/s的初速度在x0=-3 m處沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)。則小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到動(dòng)能最大時(shí)電場(chǎng)力所做的功為W,當(dāng)小球速度為零時(shí)其位置坐標(biāo)為x,則下列選項(xiàng)中正確的是( )
A.W=8×10-2 J,x=0 m
B.W=8×10-2 J,x=3 m
C.W=6×10-2 J,x=3 m
D.W=8×10-2 J,x=4 m
8.【2018年衡水中學(xué)高三月考】如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)與圓面平行。a、b、c為圓周上三點(diǎn),ab為直徑,已知a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為9 7、.5 V、6 V、14 V,ab長(zhǎng)為5 cm,∠b=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。下列說(shuō)法正確的是( )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與cb方向夾角為53°
B.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與cb方向夾角為37°
C.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.82 V/cm
D.圓周上電勢(shì)最低為1.5 V
二、計(jì)算題
9.【2018年龍泉中學(xué)高二期中】在電場(chǎng)中將2.0×10-9 C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做功1.5×10-7 J,再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)靜電力做功-4.0×10-7 J。則:
(1)AB間、BC間、AC間電勢(shì)差各是多少?
(2)將-1.5×10-9 C的電荷從A點(diǎn)移到C 8、點(diǎn)靜電力做功多少?
10.【2018年臨沂市高二期中】圖中實(shí)線是一組不知方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線,將1×10-6 C的負(fù)電荷由A點(diǎn)沿水平方向移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做了2×10-6 J的功。A、B兩點(diǎn)間距離為2 cm,問(wèn):
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)多大?方向如何?
(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差多大?
(3)若φA=0,則AB中點(diǎn)C的電勢(shì)為多少?
寒假訓(xùn)練02電場(chǎng)能的性質(zhì)
1.【解析】(1)對(duì)平板,設(shè)加速度大小為a1
μ1mg+μ2(mg+Mg)=Ma1
解得,a1=2.5m/s2
對(duì)帶電體,設(shè)加速度大小為a2
μ1mg-qE=ma2
解得,a2=1m/s2 9、
設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t1達(dá)到共速,v0-a1t1=a2t1
解得,t1=2s
此時(shí)速度v=2m/s
設(shè)一起做減速運(yùn)動(dòng)的加速度為a3
μ2(mg+Mg)+qE=(m+M)a3
解得,a3=1.33m/s2
再經(jīng)時(shí)間t2停止運(yùn)動(dòng),v=a3t2
解得,t2=1.5s
則運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t=t1+t2=3.5s
(2)整個(gè)過(guò)程中帶電體一直向左運(yùn)動(dòng),
加速階段,帶電體的位移x1=12a2t12=2m
平板的位移x2=(v+v0)2t1=9m
減速階段,帶電體的位移x3=12vt2=1.5m
則電勢(shì)能的增加 10、量為qE(x1+x3)=3.5J
內(nèi)能的增加量為μ1mg(x2-x1)+μ2
一、單選題
1.【答案】D
2.【答案】C
【解析】由電子的速度時(shí)間圖象可得,電子從a到b做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),電子所受電場(chǎng)力逐漸減小,則電子在a點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大于電子在b點(diǎn)受的電場(chǎng)力,a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度,故A、B錯(cuò)誤;電子從a到b做加速運(yùn)動(dòng),所受電場(chǎng)力的方向由a指向b,場(chǎng)強(qiáng)方向由b指向a,則φa<φb,故C正確;電子從a到b做加速運(yùn)動(dòng),從a到b過(guò)程中電場(chǎng)力做正功,電子的電勢(shì)能減小,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.【答案】D
【解析】由于電勢(shì)是一個(gè)相對(duì)性的概念,即零電勢(shì)的選擇是任意的, 11、人為的,故x=2a處的電勢(shì)可以為零,也可以不為零,故A錯(cuò)誤。由于M、N之間的場(chǎng)強(qiáng)的方向相反,故點(diǎn)電荷M、N一定為同種電荷,故B錯(cuò)誤。Q1在2a處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)E1=kQ1(2a)2,而Q2在2a處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)E2=kQ2a2,由于2a處場(chǎng)強(qiáng)為0,故E1=E2,所以Q1=4Q2,故C錯(cuò)誤。由U=Ed可知,E-x圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積等于電勢(shì)差,則x=1.5a處與x=2a處的電勢(shì)差小于x=2.5a與x=2a處的電勢(shì)差,因x=1.5a處的電勢(shì)和x=2.5a處的電勢(shì)都高于x=2a點(diǎn)的電勢(shì),則x=1.5a處的電勢(shì)小于x=2.5a處的電勢(shì),故D正確。
4.【答案】D
【解析】根據(jù)電場(chǎng)疊加,由圖象可知ab、c 12、d兩中垂線上各點(diǎn)的電勢(shì)都為零,所以P、O兩點(diǎn)的電勢(shì)相等。故A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小,根據(jù)圖象知EP>EQ,故B錯(cuò)誤;四個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)相互抵消,場(chǎng)強(qiáng)為零,故在O點(diǎn)放一正點(diǎn)電荷,則該正點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力為零,故C錯(cuò)誤;P、Q電勢(shì)相等,若將某一負(fù)電荷由P點(diǎn)沿著圖中曲線PQ移到Q點(diǎn),電場(chǎng)力做功為零。故D正確。
5.【答案】A
【解析】由圖知,工件帶正電,則在涂料微粒向工件靠近的過(guò)程中,涂料微粒帶負(fù)電,故A正確;由于涂料微粒有初速度,初速度和電場(chǎng)力不一定方向相同,故涂料微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡不一定沿電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng),故無(wú)法確定電場(chǎng)線,故B錯(cuò)誤;涂料微粒所受的電場(chǎng)力方向向左,其位移方向大體向 13、左,則電場(chǎng)力對(duì)涂料微粒做正功,故C錯(cuò)誤;因電場(chǎng)力對(duì)涂料微粒做正功,其動(dòng)能增大,電勢(shì)能減小,電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;故D錯(cuò)誤。
6.【答案】ABD
【解析】點(diǎn)O與點(diǎn)C處于兩電荷連線的中垂線上,到兩電荷的距離相等,點(diǎn)O與點(diǎn)C的場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相反,故A正確;根據(jù)矢量合成法則,C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為EC=2×kQR2cos600=kQR2,D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為ED=2×kQ(32R)2+(32R)2×32R(32R)2+(32R)2=kQ3R2,點(diǎn)C與點(diǎn)D的場(chǎng)強(qiáng)大小之比為3:1,故B正確;根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量合成法則,距離兩點(diǎn)電荷連線x=68R<32R處的場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng),則電子從點(diǎn)D到點(diǎn)C的過(guò)程中,加速度先增大,再減小,再增大 14、,故C錯(cuò)誤;根據(jù)等量同種電荷的電場(chǎng)線,正電荷沿著圓周從點(diǎn)A到點(diǎn)D,電場(chǎng)力做正功,從點(diǎn)D到點(diǎn)B的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功,故D正確。
7.【答案】D
【解析】x軸上從0到-5m電勢(shì)升高,則電場(chǎng)方向沿x軸正方向.從0到5m電勢(shì)升高,則電場(chǎng)方向沿x軸負(fù)方向.帶正電小球在x0=-3m處沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),受到向右的電場(chǎng)力,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增加.從0點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,電場(chǎng)力向左,電場(chǎng)力做負(fù)功,小球的動(dòng)能減小,所以小球在0點(diǎn)動(dòng)能最大.則小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到動(dòng)能最大時(shí)電場(chǎng)力所做的功為:W=qU=q(φ3-φ0)=2×10-6×[0-(-4)]J=0.08J;設(shè)小球速度為零時(shí)其位置坐標(biāo)為x.根據(jù)動(dòng)能定理得 q( 15、φ3-φx)=0-12mv02,可得 φx=4V,對(duì)應(yīng)的位置為 x=4m;根據(jù)對(duì)稱性知,小球速度為零時(shí)另一個(gè)位置坐標(biāo)為-4m,故選D。
8.【答案】BD
【解析】根據(jù)題意可知Ucb=8V,將cb平分為16份,每份表示0.5V,則設(shè)d點(diǎn)處為9.5V,連接ad,ad為一條等勢(shì)線,根據(jù)幾何知識(shí)可得cb=ab?cos37°=4cm,ac=ab?sin37°=3cm,bd=9.5-68×4cm=74cm,cd=bc-bd=94cm,故tan∠cda=accd=394=43,故∠cda=53°,即∠edb=37°,所以電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與cb方向夾角為37°,A錯(cuò)誤B正確;過(guò)c點(diǎn)作一條電場(chǎng)線,與ad交于f 16、點(diǎn),根據(jù)幾何關(guān)系可得∠acf=53°,故cf=accos53°=1.8cm,根據(jù)公式E=Ud可得E=Ucacf=14-9.51.8V/cm=2.5V/cm,C錯(cuò)誤;沿電場(chǎng)線方向上的直徑電勢(shì)降落最大,過(guò)圓心作一條電場(chǎng)線,交圓于H點(diǎn),則H為電勢(shì)最低點(diǎn),O點(diǎn)的電勢(shì)為φO=φa+φb2=7.75V,故φH=φO-E?r2=1.75-2.5×2.5=1.5V,D正確.
二、計(jì)算題
9.【解析】(1)將一個(gè)電量2.0×10-9C的正電荷從A點(diǎn)移到電場(chǎng)中的B點(diǎn),電場(chǎng)力做了1.5×10-7J的正功,故:UAB=WABq=1.5×10-7J2.0×10-9C=75V
再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn),靜電力做功 17、為-4.0×10-7J.
UBC=WBCq=-4×10-72×10-9=-200V
UAC=UAB+UBC=75+(-200)=-125V
(2)把-1.5×10-9C的電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn),靜電力做功:WAC=q′UAC=1.5×10-9×(-125)=1.875×10-7J
10.【解析】(1)由WAB=qElcos60°得:
勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng):E=WABqlABcos60°=2×10-61×10-6×0.02×0.5V/m=200V/m,場(chǎng)強(qiáng)方向沿電場(chǎng)線斜向下;
(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差:UAB=WABq=2×10-6-1×10-6V=-2V
(3)由U=Ed得AC間的電勢(shì)差:UAC=12UAB=-1V
而UAC=φA-φC
故φC=1V
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