河北省張家口市高三物理 同步練習(xí)20 電場(chǎng)能的性質(zhì).doc
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電場(chǎng)能的性質(zhì) 1.一電荷量為q的正點(diǎn)電荷位于電場(chǎng)中A點(diǎn),具有的電勢(shì)能為Ep,則A點(diǎn)的電勢(shì)為φ=EPq.若把該點(diǎn)電荷換為電荷量為2q的負(fù)點(diǎn)電荷,則A點(diǎn)的電勢(shì)為 A. 4φ B. 2φ C. φ D. 12φ 【答案】C 【解析】 根據(jù)電勢(shì)的物理意義:電勢(shì)是反映電場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量,僅由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷無(wú)關(guān).可知,將該點(diǎn)電荷換為電荷量為2q的負(fù)點(diǎn)電荷,A點(diǎn)的電勢(shì)不變,故C正確,ABD錯(cuò)誤;故選C. 2.、b兩點(diǎn)各放有電量為+Q和+4Q的點(diǎn)電荷,a、b、c、d、e、f、g七個(gè)點(diǎn)在同一直線上,且ac=cd=de=ef=fg=gb,如圖所示,取無(wú)限遠(yuǎn)處為零電勢(shì),則( ) A. d處的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)均為零 B.處的電勢(shì)比處的電勢(shì)高 C. 電子在處的電勢(shì)能比在g處的電勢(shì)能小 D. 電子從移到,電子所受電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功 【答案】D 【解析】 試題分析:先設(shè)場(chǎng)強(qiáng)為零處距a為x,代入點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式計(jì)算出電場(chǎng)強(qiáng)度為0的位置,根據(jù)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,可以判斷e處的電勢(shì)比f(wàn)處的電勢(shì)的大小關(guān)系;再由電勢(shì)能Ep=eφ,判斷出電子在f處的電勢(shì)能比g處的電勢(shì)能關(guān)系,先判斷電子在cd間、de間所受電場(chǎng)力方向,再判斷電子從c移到e,電子所受到電場(chǎng)力什么功即可. 設(shè)ac=cd=de=ef=fg=gb=L,場(chǎng)強(qiáng)為零處距a為x,因?yàn)閗Qx2=k?4Q6L?x2,所以x=2L,即在d處場(chǎng)強(qiáng)為零,根據(jù)電勢(shì)疊加原理,d處電勢(shì)不為零,A錯(cuò)誤;a、d區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)方向向右;d、b區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)方向向左.因?yàn)檠刂妶?chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,所以e處的電勢(shì)比f(wàn)處的電勢(shì)低,B錯(cuò)誤;由于f處的電勢(shì)比g處的電勢(shì)低,而電勢(shì)能Ep=eφ,電子帶負(fù)電,所以電子在f處的電勢(shì)能比g處的電勢(shì)能大,C錯(cuò)誤;因?yàn)殡娮釉赾d間所受電場(chǎng)力方向向左,在d、e間所受電場(chǎng)力方向向右,因此電子從c移到e,電子所受到電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功,D正確. 3.如圖所示,a、b、c為電場(chǎng)中同一條水平方向電場(chǎng)線上的三點(diǎn),c為ab的中點(diǎn),a、b電勢(shì)分別為φa=5V、φb=3V.下列敘述正確的是( ) A. 該電場(chǎng)在c點(diǎn)處的電勢(shì)一定為4 V B. a點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Ea一定大于b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Eb C. 一正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)電勢(shì)能一定減少 D. 一正電荷運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)受到的靜電力由c指向a 【答案】C 【解析】 當(dāng)該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),由公式U=Ed知沿電場(chǎng)方向相同距離電勢(shì)差相等,則電場(chǎng)在c點(diǎn)處的電勢(shì)一定為4V.當(dāng)該電場(chǎng)不是勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),在c點(diǎn)處的電勢(shì)不一定為4V.故A錯(cuò)誤;一條電場(chǎng)線無(wú)法比較電場(chǎng)線的疏密,就無(wú)法比較場(chǎng)強(qiáng)的大小,則a點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Ea不一定大于b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Eb.故B錯(cuò)誤。由題,a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì),根據(jù)正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大可知,正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)電勢(shì)能一定減少。故C正確。由題可判斷電場(chǎng)線方向從a指向c,正電荷運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)受到的靜電力由a指向c。故D錯(cuò)誤。故選C。 點(diǎn)睛:本題關(guān)鍵要抓住電場(chǎng)線的物理意義:電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,電場(chǎng)線的方向表示電勢(shì)的高低.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿任意方向相同距離電勢(shì)差相等。 4. 如圖所示,虛線AB和CD分別為橢圓的長(zhǎng)軸和短軸,相交于O點(diǎn),兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷分別處于橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)M、N上,下列說(shuō)法中正確的是 A. A、B兩處電勢(shì)、場(chǎng)強(qiáng)均相同 B. C、D兩處電勢(shì)、場(chǎng)強(qiáng)均不同 C. 在虛線AB上O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最小 D. 帶負(fù)電的試探電荷在O處的電勢(shì)能大于在C處的電勢(shì)能 【答案】C 【解析】 由場(chǎng)強(qiáng)及電勢(shì)的疊加原理可知,A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相同,場(chǎng)強(qiáng)大小相同,但方向不同,故A錯(cuò)誤;C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相同,場(chǎng)強(qiáng)大小相同,但方向都不相,故B錯(cuò)誤;在虛線AB上O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零,其他地方的場(chǎng)強(qiáng)都為正值,所以O(shè)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最小,C正確;因?yàn)镺點(diǎn)的電勢(shì)高于C點(diǎn)的,故帶負(fù)電的試探電荷在O點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在C點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能,D錯(cuò)誤。 5.如圖所示,虛線a、b、c是電場(chǎng)中的一簇等勢(shì)線(相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等),實(shí)線為一α粒子(24He重力不計(jì))僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,P、Q是這條軌跡上的兩點(diǎn),據(jù)此可知 A. a、b、c三個(gè)等勢(shì)面中,a的電勢(shì)最低 B. 電子在P點(diǎn)具有的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)具有的電勢(shì)能小 C. β粒子在P點(diǎn)的加速度比Q點(diǎn)的加速度小 D. α粒子一定是從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 【答案】A 【解析】 試題分析:根據(jù)合力指向軌跡的內(nèi)側(cè)和電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直,確定電場(chǎng)力的方向,判斷電勢(shì)的高低,負(fù)電荷在低電勢(shì)處電勢(shì)能大,根據(jù)等差等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng)大,判斷場(chǎng)強(qiáng)大小,確定加速度的大?。? 根據(jù)軌跡彎曲的方向和電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直,畫出PQ兩點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的方向,如圖.則可知,三個(gè)等勢(shì)面中的,a的電勢(shì)最低,即P點(diǎn)的電勢(shì)最低,負(fù)電荷在低電勢(shì)處電勢(shì)能高,故電子在P點(diǎn)具有的電勢(shì)能最大,AB錯(cuò)誤;根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可知,P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于Q點(diǎn),則帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大于Q點(diǎn),即在P點(diǎn)的加速度大于在Q點(diǎn)的加速度,C錯(cuò)誤;粒子的運(yùn)動(dòng)方向不確定,D錯(cuò)誤. 6. 如圖所示,實(shí)線為方向未知的三條電場(chǎng)線,虛線分別為等勢(shì)線1、2、3,已知MN=NQ,a、b兩帶電粒子從等勢(shì)線2上的O點(diǎn)以相同的初速度飛出.僅在電場(chǎng)力作用下,兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,則( ) A. a一定帶正電,b一定帶負(fù)電 B. a加速度減小,b加速度增大 C. MN電勢(shì)差|UMN|等于NQ兩點(diǎn)電勢(shì)差|UNQ| D. a粒子到達(dá)等勢(shì)線3的動(dòng)能變化量比b粒子到達(dá)等勢(shì)線1的動(dòng)能變化量小 【答案】BD 【解析】 a粒子的軌跡方向向右彎曲,a粒子所受電場(chǎng)力方向向右,b粒子的軌跡向左彎曲,b粒子所受電場(chǎng)力方向向左,由于電場(chǎng)線方向未知,無(wú)法判斷粒子的電性,故A錯(cuò)誤;由題,a所受電場(chǎng)力逐漸減小,加速度減小,b所受電場(chǎng)力逐漸增大,加速度增大,故B正確;已知MN=NQ,由于MN段場(chǎng)強(qiáng)大于NQ段場(chǎng)強(qiáng),所以MN兩點(diǎn)電勢(shì)差|UMN|大于NQ兩點(diǎn)電勢(shì)差|UNQ|,故C錯(cuò)誤;根據(jù)電場(chǎng)力做功公式W=Uq,|UMN|>|UNQ|,a粒子從等勢(shì)線2到3電場(chǎng)力做功小于b粒子從等勢(shì)線2到1電場(chǎng)力做功,所以a粒子到達(dá)等勢(shì)線3的動(dòng)能變化量比b粒子到達(dá)等勢(shì)線1的動(dòng)能變化量小,故D正確. 7.A、B為兩等量異種電荷,圖中水平虛線為A、B連線的中垂線,現(xiàn)將另兩個(gè)等量異種的檢驗(yàn)電荷a、b,如圖用絕緣細(xì)桿連接后從離AB無(wú)窮遠(yuǎn)處沿中垂線平移到AB的連線,平移過(guò)程中兩檢驗(yàn)電荷位置始終關(guān)于中垂線對(duì)稱.若規(guī)定離AB無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則下列說(shuō)法中正確的是( ?。? A. 在AB的連線上a所處的位置電勢(shì)φa<0 B. a、b整體在AB連線處具有的電勢(shì)能Ep>0 C. 整個(gè)移動(dòng)過(guò)程中,靜電力對(duì)a做正功 D. 整個(gè)移動(dòng)過(guò)程中,靜電力對(duì)a、b整體做正功 【答案】B 【解析】 設(shè)AB連線的中點(diǎn)為O.由于AB連線的垂直平分線是一條等勢(shì)線,且一直延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)處,所以O(shè)點(diǎn)的電勢(shì)為零.AO間的電場(chǎng)線方向由A→O,而順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,可知,a所處的位置電勢(shì)φa>0,故A錯(cuò)誤.a(chǎn)所處的位置電勢(shì)φa>0,b所處的位置電勢(shì)φb<0,由Ep=qφ知,a、b在AB處的電勢(shì)能均大于零,則整體的電勢(shì)能Ep>0.故B正確.在平移過(guò)程中,a所受的靜電力與其位移方向的夾角為鈍角,則靜電力對(duì)a做負(fù)功,故C錯(cuò)誤.a(chǎn)、b看成一個(gè)整體,原來(lái)總電勢(shì)能為零,最終總電勢(shì)能為正,電勢(shì)能增加,所以整個(gè)移動(dòng)過(guò)程中,靜電力對(duì)a、b整體做負(fù)功,故D錯(cuò)誤.故選B. 點(diǎn)睛:對(duì)于等量異種電荷電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布情況要熟悉,要抓住其對(duì)稱性進(jìn)行記憶,知道等量異種電荷連線的垂直平分線是一條等勢(shì)線,且一直延伸到無(wú)窮遠(yuǎn). 8.若規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則點(diǎn)電荷產(chǎn)生電勢(shì)的公式為?=kqr。在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1和q2 (q1在q2左邊),電勢(shì)隨著x變化的關(guān)系如圖所示。在x=0處電勢(shì)趨于正無(wú)窮;當(dāng)x=x0時(shí),電勢(shì)為0;當(dāng)x=x1時(shí),電勢(shì)有最小值。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A. 在x=0處有一正電荷 B. 在x=x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為0 C. 電荷q1是負(fù)電荷,電荷q2是正電荷 D. 在q2處有一個(gè)負(fù)電荷 【答案】D 【解析】 因規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則正電荷周圍電勢(shì)為正,負(fù)電荷周圍的電勢(shì)為負(fù);由圖知,在x=0位置的電勢(shì)趨近正無(wú)窮大,由表達(dá)式?=kqr可知在x=0處有正電荷,根據(jù)x從0到∞,電勢(shì)先降低后升高,則知在x軸上坐標(biāo)原點(diǎn)處的q2是正電荷;因q1在q2左邊,則q1是負(fù)電荷,在x軸的負(fù)方向上.因φ-x圖線的切線的斜率等于電場(chǎng)強(qiáng)度,可知在x=x1處因切線的斜率等于零,則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0,則選項(xiàng)ABC正確,D錯(cuò)誤;此題選擇錯(cuò)誤的選項(xiàng),故選D. 點(diǎn)睛:本題信息給予題,關(guān)鍵要抓住題干中有效信息和圖象中有效信息,利用疊加原理分析,靈活應(yīng)用電勢(shì)的公式和斜率為零. 9. 如圖1,AB是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,若將正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)由靜止自由釋放,沿電場(chǎng)線從A到B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度圖線如圖所2示,則A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和電勢(shì)高低關(guān)系是( ) A. EA<EB;φA<φB B. EA<EB;φA>φB C. EA>EB;φA<φB D. EA>EB;φA>φB 【答案】D 【解析】 試題分析:從速度時(shí)間圖線得到正點(diǎn)電荷做加速運(yùn)動(dòng),加速度逐漸變小,根據(jù)牛頓第二定律得到電場(chǎng)力的變化情況. 解:從速度時(shí)間圖線得到正點(diǎn)電荷做加速運(yùn)動(dòng),加速度逐漸變小,故電場(chǎng)力向右,且不斷變小, 故A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大,故EA>EB; 正電荷受到的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相同,故場(chǎng)強(qiáng)向右,沿場(chǎng)強(qiáng)方向,電勢(shì)變小,故A點(diǎn)電勢(shì)較大,即φA>φB; 故選D. 【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵通過(guò)速度時(shí)間圖象得到物體的速度變化情況和加速度變化情況,然后判斷場(chǎng)強(qiáng)方向和電勢(shì)大小. 10.在真空中的x軸上的原點(diǎn)和x=6a處分別固定一個(gè)點(diǎn)電荷M、N,在x=2a處由靜止釋放一個(gè)正點(diǎn)電荷P,假設(shè)點(diǎn)電荷P只受電場(chǎng)力作用沿x軸方向運(yùn)動(dòng),其速度大小與在x軸上的位置關(guān)系如圖所示,則下列說(shuō)法中正確的是( ?。? A. 點(diǎn)電荷M、N一定都是負(fù)電荷 B. 點(diǎn)電荷P的電勢(shì)能一定是先增大后減小 C. 點(diǎn)電荷M、N所帶電荷量的絕對(duì)值之比為2:1 D. x=4a處的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零 【答案】D 【解析】 試題分析: 考點(diǎn): 【名師點(diǎn)睛】 11.一帶正電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)經(jīng)B、C運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),其“速度—時(shí)間”圖象如圖所示。分析圖象后,下列說(shuō)法正確的是( ) A. A處的電場(chǎng)強(qiáng)度大于C處的電場(chǎng)強(qiáng)度 B. B、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)一定都為零 C. 粒子在A處的電勢(shì)能大于在C處的電勢(shì)能 D. A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差大于B、D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 【答案】A 【解析】 試題分析:因?yàn)関-t線的斜率等于物體的加速度,故在A處的加速度大于C處的加速度,A處的電場(chǎng)強(qiáng)度大于C處的電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)A正確;B、D兩點(diǎn)切線的斜率為零,故兩點(diǎn)的加速度為零,場(chǎng)強(qiáng)為零,但是電勢(shì)不一定都為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;粒子在A處的速度大于C處的速度,則在A處的動(dòng)能大于C處的動(dòng)能,在A處的電勢(shì)能小于在C處的電勢(shì)能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理可知:UACq=12mvA2?12mvC2;UBDq=12mvD2?12mvB2,由圖線可知12mvD2?12mvB2>12mvA2?12mvC2,則A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差小于B、D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選A. 考點(diǎn):v-t圖線;動(dòng)能定理;電場(chǎng)強(qiáng)度 【名師點(diǎn)睛】此題是對(duì)v-t圖線及動(dòng)能定理的考查;關(guān)鍵是理解速度時(shí)間圖線的物理意義,圖線的斜率等于物體的加速度;電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增加,電勢(shì)能減?。豢朔妶?chǎng)力做功,動(dòng)能減小,電勢(shì)能增加,且電場(chǎng)力做功等于動(dòng)能的變化量. 12.等量異種點(diǎn)電荷在周圍空間產(chǎn)生靜電場(chǎng),其連線(x軸)上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x的分布圖象如圖所示。x軸上AO- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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