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1、
一、選擇題(本題共10小題,每小題7分,共70分,每小題至少有一個選項正確,把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))
1.
(2020年高考上海單科)三個點電荷電場的電場線分布如圖所示,圖中a、b兩點處的場強大小分別為Ea、Eb,電勢分別為φa、φb,則( )
A.Ea>Eb,φa>φb
B.EaEb,φa<φb
D.Eaφb
解析:由圖可以看出a處電場線更密,所以Ea>Eb,根據(jù)對稱性,a處的電勢應(yīng)與右側(cè)負(fù)電荷附近對稱點的電勢相等,再根據(jù)沿電場線方向電勢降低可以判定φb>φa,故C項正確.
答案:C
2.
如圖所示為
2、一點電荷產(chǎn)生的電場中的三條電場線,已知電子在A點的電勢能為-8 eV(無窮遠處電勢能為零),則以下判斷正確的是( )
A.電場線方向一定由B點指向A點
B.電子在A點所受的電場力一定小于在B點所受的電場力
C.A點的電勢一定高于B點的電勢
D.A、B兩點間的電勢差一定大于8 V
解析:由于無窮遠處電勢能為零,而電子在A點的電勢能為-8 eV,由φA=知φA=8 V>0,該場源電荷一定為正點電荷,電場方向由A指向B,故A錯;根據(jù)電場線的疏密程度可知EA>EB,F(xiàn)A>FB,B錯;由于沿電場線方向電勢降低,故φA>φB,C對;因為φA=8 V,而φB>φ∞=0,所以UAB=φA-φB<8
3、 V,故D錯.
答案:C
3.
圖中的實線表示電場線,虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運動軌跡,粒子先經(jīng)過M點,再經(jīng)過N點,可以判定( )
A.M點的電勢高于N點的電勢
B.M點的電勢低于N點的電勢
C.粒子在M點受到的電場力大于在N點受到的電場力
D.粒子在M點受到的電場力小于在N點受到的電場力
解析:沿電場線方向電勢降落,所以A對B錯;電場線越密的地方電場強度越大,同一粒子所受電場力越大,故C錯D對.
答案:AD
4.
如圖所示,實線為電場線,虛線為等勢線,且AB=BC,電場中的A、B、C三點的場強分別為EA、EB、EC,電勢分別為φA、φB、φC,AB
4、、BC間的電勢差分別為UAB、UBC,則下列關(guān)系中正確的有( )
A.φA>φB>φC B.EC>EB>EA
C.UABφB>φC,A正確;由電場線的密集程度可看出電場強度大小關(guān)系為EC>EB>EA,B對;電場線密集的地方電勢降落較快,故UBC>UAB,C對D錯.
答案:ABC
5.
如圖甲是某一點電荷形成的電場中的一條電場線,A、B是電場線上的兩點,一負(fù)電荷q僅在電場力作用下以初速度v0從A運動到B過程中的速度圖線如圖乙所示,則以下說法
5、中正確的是( )
A.A、B兩點的電場強度是EAφB
C.負(fù)電荷q在A、B兩點的電勢能大小是EpA>EpB
D.此電場一定是負(fù)電荷形成的電場
解析:由v-t圖知,負(fù)電荷q做加速度增大的減速運動,故所受電場力變大,電場強度變大,EB>EA,A對;又因電場力的方向在甲圖中向左,故電場線的方向為A→B,則φA>φB,B對;又Ep=qφ,對負(fù)電荷q,EpA
6、過程中克服重力做的功為2.0 J,電場力做的功為1.5 J.則下列說法正確的是( )
A.粒子帶負(fù)電
B.粒子在A點的電勢能比在B點少1.5 J
C.粒子在A點的動能比在B點多0.5 J
D.粒子在A點的機械能比在B點少1.5 J
解析:從粒子的運動軌跡可以看出,粒子所受的電場力方向與場強方向相同,粒子帶正電,A錯誤;粒子從A點運動到B點,電場力做功1.5 J,說明電勢能減少1.5 J,B錯誤;對粒子應(yīng)用動能定理得:W電+W重=EkB-EkA,代入數(shù)據(jù)解得:EkB-EkA=1.5 J-2.0 J=-0.5 J,C正確;粒子機械能的變化量等于除重力外其他力做的功,電場力做功1.5 J
7、,則粒子的機械能增加1.5 J,D正確.
答案:CD
7.一帶電小球在空中由a點運動到b點的過程中,受重力、電場力和空氣阻力三個力作用.若重力勢能增加3 J,機械能增加0.5 J,電場力做功1 J,則小球( )
A.克服重力做功3 J
B.電勢能增加1 J
C.克服空氣阻力做功0.5 J
D.動能減少2.5 J
解析:由于小球的重力勢能增加3 J,因此小球應(yīng)克服重力做功3 J,A對;電場力做功1 J,小球的電勢能減小1 J,B錯,由于機械能增加0.5 J,電場力做功1 J,因此,空氣阻力做功-0.5 J,C對;因為重力做功-3 J,電場力做功1 J,空氣阻力做功-0.5 J,所
8、以合外力做功-2.5 J,由動能定理可知,小球的動能減少2.5 J,D對.
答案:ACD
8.(2020年高考天津理綜卷)在靜電場中,將一正電荷從a點移到b點,電場力做了負(fù)功,則( )
A.b點的電場強度一定比a點大
B.電場線方向一定從b指向a
C.b點的電勢一定比a點高
D.該電荷的動能一定減小
解析:電場力做功與否與電場強弱無關(guān),無法比較電場強度,故選項A錯誤;正電荷從a點移到b點,電場力做負(fù)功,正電荷電勢能增加,電勢升高,φb>φa,故選項C正確;a、b不一定在同一條電場線上,所以電場線不一定由b指向a,故選項B錯誤;雖然電場力做負(fù)功,但正電荷可能受其他力作用且合外力做
9、正功,其動能可能變大,故選項D錯誤.
答案:C
9.(思維拓展)如圖所示,
在重力加速度為g的空間,有一個帶電荷量為+Q的場源電荷置于O點,B、C為以O(shè)為圓心,半徑為R的豎直圓周上的兩點,A、B、O在同一豎直直線上,AB=R,O、C在同一水平線上.現(xiàn)在有一質(zhì)量為m,電荷量為-q的有孔小球,沿光滑絕緣細(xì)桿AC從A點由靜止開始滑下,滑至C點時速度的大小為,下列說法正確的是( )
A.從A到C小球做勻加速運動
B. 從A到C小球的機械能守恒
C. B、A兩點間的電勢差為mgR/2q
D. 若從A點自由釋放,則下落到與B點在同一水平面的位置時的速度大小為
解析:小球從A到C
10、做變加速運動;從A到C電場力做正功,機械能增大;從A到C,由動能定理得:
2mgR+qUCA=mv,且UBA=UCA,得UBA=mgR/2q;
從A點自由下落至與B點在同一水平面的位置D時,有
mgR+qUDA=mv2,UDA
11、(V)
C.UOP=-10cos θ(V) D.UOP=10cos θ(V)
解析:由于電場強度方向向下,據(jù)題可知UOP<0,則UOP=-ERsin θ=-100×0.1sin θ(V)=-10sin θ(V),故正確答案為A.
答案:A
二、非選擇題(本題共2小題,共30分,解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)
11.(15分)在一個水平面上建立x軸,在過原點O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個勻強電場,場強大小E=6.0×105 N/C,方向與x軸正方向相同.
在O處放一個電荷量q=-5.0×10-8 C,質(zhì)量m=1.0×10-2
12、kg的絕緣物塊.物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.20,沿x軸正方向給物塊一個初速度v0=2.0 m/s,如圖所示.(g取10 m/s2)
試求:(1)物塊向右運動的最大距離;
(2)物塊最終停止的位置.
解析:(1)設(shè)物塊向右運動的最大距離為xm,由動能定理得:-μmgxm-E|q|xm=0-mv02
可求得:xm=0.4 m.
(2)因qE>μmg,物塊不可能停止在O點右側(cè),設(shè)最終停在O點左側(cè)且離O點為x處.
由動能定理得:
E|q|xm-μmg(xm+x)=0
可得:x=0.2 m.
答案:(1)0.4 m (2)O點左側(cè)0.2 m處
12.
(15分)(綜合提
13、升)如圖所示,在絕緣水平面上,相距為L的A、B兩點處分別固定著兩個帶電量相等的正電荷,a、b是AB連線上的兩點,其中Aa=Bb=,O為AB連線的中點,一質(zhì)量為m,帶電量為+q的小滑塊(可以看做質(zhì)點)以初動能E0從a點出發(fā),沿直線AB向b運動,其中小滑塊第一次經(jīng)過O點時的動能為初動能的n倍(n>1),到達b點時動能恰好為零,小滑塊最終停在O點,求:
(1)小滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù);
(2)O、b兩點間的電勢差UOb;
(3)小滑塊運動的總路程.
解析:(1)因為A、B兩個電荷的電荷量相同,且a、b兩點關(guān)于中點O對稱,所以Uab=0,
滑塊由a到b,根據(jù)動能定理得:qUab-μmg=0-E0,
所以μ=.
(2)滑塊由O到b,根據(jù)動能定理得:
qUO b-μmg=0-nE0
所以UO b==
(3)由a、b關(guān)于O點對稱及電場的特點知,Ua O=-UO b
由小滑塊從a點開始運動,最終停在O點,根據(jù)動能定理得,qUa O-μmgs=0-E0
得:s==
答案:(1) (2) (3)