（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場(chǎng) 課時(shí)分層作業(yè) 二十一 7.2 電場(chǎng)能的性質(zhì).doc

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課時(shí)分層作業(yè) 二十一電場(chǎng)能的性質(zhì)(45分鐘100分)【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)題組】一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。16題為單選題,710題為多選題)1.(2018衡水模擬)兩個(gè)帶電量均為Q的正電荷,固定于兩點(diǎn),它們連線的垂直平分線MN交其連線于O點(diǎn),如圖所示,現(xiàn)在MN上取a、b兩點(diǎn),且aO=Ob,將電荷q從a移至b的過程中()A.電場(chǎng)力一定先做正功后做負(fù)功B.電場(chǎng)力可能先做負(fù)功后做正功C.電場(chǎng)力一直做正功D.電場(chǎng)力一直做負(fù)功【解析】選B。兩個(gè)等量的正電荷連線中垂線MN上的電場(chǎng)方向從O點(diǎn)沿MN向兩邊方向,電荷q從a移至b的過程中,因不知電荷q的電性,則電場(chǎng)力可能先做負(fù)功后做正功,也可能先做正功后做負(fù)功,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。2.(2018深圳模擬)兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)等勢(shì)面如圖中虛線所示,一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行,最后離開電場(chǎng),粒子只受靜電力作用,則粒子在電場(chǎng)中()A.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變小后變大B.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變大后變小C.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變小后變大D.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變大后變小【解析】選C。根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直可知,在A點(diǎn)電場(chǎng)線方向應(yīng)與速度v垂直,則粒子所受的電場(chǎng)力方向向上,與初速度v也垂直,粒子做曲線運(yùn)動(dòng),粒子靠近正電荷時(shí),電場(chǎng)力做正功,離開正電荷時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功,則其電勢(shì)能先變小后變大,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。3.兩個(gè)等量點(diǎn)電荷位于x軸上,它們的靜電場(chǎng)的電勢(shì)隨位置x變化規(guī)律如圖所示(只畫出了部分區(qū)域內(nèi)的電勢(shì)),x軸上有兩點(diǎn)M、N,且OMON,由圖可知()A.N點(diǎn)的電勢(shì)低于M點(diǎn)的電勢(shì)B.M、N兩點(diǎn)的電場(chǎng)方向相同且M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小大于N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小C.僅在電場(chǎng)力作用下,正電荷可以在x軸上M、N之間的某兩點(diǎn)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)D.負(fù)電荷沿x軸從M點(diǎn)移到N點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功【解析】選B。由題圖知,N點(diǎn)的電勢(shì)高于M點(diǎn)的電勢(shì),故A錯(cuò)誤;由E=可知,圖象斜率的絕對(duì)值等于場(chǎng)強(qiáng)大小,可以看出M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小大于N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小,斜率都為正值,說明M、N點(diǎn)的電場(chǎng)方向相同,故B正確;沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,可知電場(chǎng)線的方向從N指向M,正電荷在x軸上M、N之間所受的電場(chǎng)力始終由N指向M,正電荷做單向直線運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;負(fù)電荷沿x軸從M移到N點(diǎn)的過程中,電場(chǎng)力方向由M指向N,電場(chǎng)力方向與位移方向相同,電場(chǎng)力一直做正功,故D錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)提升】由-x圖象分析場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)的大小關(guān)系(1)在-x圖象中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的高低,并可根據(jù)電勢(shì)高低關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于-x圖線的斜率大小,電場(chǎng)強(qiáng)度為零處,-x圖線存在極值,其切線的斜率為零。(3)在-x圖象中分析移動(dòng)電荷時(shí)電勢(shì)能的變化,可用WAB=qUAB,分析WAB的正負(fù),然后做出判斷。4.(2018龍巖模擬)以無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,在電荷量為q的點(diǎn)電荷周圍某點(diǎn)的電勢(shì)可用=k計(jì)算,式中r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離,k為靜電力常量。兩電荷量大小均為Q的異種點(diǎn)電荷固定在相距為L的兩點(diǎn),如圖所示。現(xiàn)將一質(zhì)子(電荷量為e)從兩點(diǎn)電荷連線上的A點(diǎn)沿以電荷+Q為圓心、半徑為R的半圓形軌跡ABC移到C點(diǎn),質(zhì)子從A移到C的過程中電勢(shì)能的變化情況為()A.增加B.增加C.減少D.減少【解析】選B。A點(diǎn)的電勢(shì)為A=k+k,C點(diǎn)的電勢(shì)為C=k+k,則A、C間的電勢(shì)差為UAC=A-C=-,質(zhì)子從A移到C,電場(chǎng)力做功為WAC=eUAC=-,電場(chǎng)力做負(fù)功,所以質(zhì)子的電勢(shì)能增加,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。5.如圖,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點(diǎn),四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為M、N、P、Q。一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中,電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等,則()A.直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi),MQB.直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi),MNC.若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場(chǎng)力做正功D.若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)從以下三點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)熟練掌握勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)。(2)根據(jù)電場(chǎng)力做負(fù)功判斷兩點(diǎn)電勢(shì)的高低。(3)根據(jù)電子兩次做功相等分析N、P兩點(diǎn)電勢(shì)的高低。【解析】選B。根據(jù)電子移動(dòng)過程中電場(chǎng)力做負(fù)功,可知MN,MP,由于電場(chǎng)力做功相等,可知N=P,直線d位于同一等勢(shì)面內(nèi),根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn),可判斷直線c也位于同一等勢(shì)面內(nèi),故選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;由于M=Q,電子由M點(diǎn)到Q點(diǎn),電場(chǎng)力做功為零,C錯(cuò)誤;因?yàn)镻2=01D.x2x3段的電場(chǎng)強(qiáng)度大小方向均不變【解析】選D。根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系Ep=q,場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系E=得,E=,由數(shù)學(xué)知識(shí)可知Ep-x圖象切線的斜率等于Eq,x1處切線斜率為零,則知x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零,故A錯(cuò)誤,由圖看出在0x1段圖象切線的斜率不斷減小,可知場(chǎng)強(qiáng)減小,粒子所受的電場(chǎng)力減小,加速度減小,做非勻變速運(yùn)動(dòng),x1x2段圖象切線的斜率不斷增大,場(chǎng)強(qiáng)增大,粒子所受的電場(chǎng)力增大,做非勻變速運(yùn)動(dòng),x2x3段斜率不變,場(chǎng)強(qiáng)不變,即電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均不變,是勻強(qiáng)電場(chǎng),粒子所受的電場(chǎng)力不變,做勻變速直線運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤,D正確;根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系Ep=q,粒子帶負(fù)電,q2=03,故C錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】如圖所示,真空中有一半徑為R、電荷量為+Q的均勻帶電球體,以球心為坐標(biāo)原點(diǎn),沿半徑方向建立x軸。理論分析表明,x軸上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)隨x變化關(guān)系如圖乙所示,則()A.x2處場(chǎng)強(qiáng)大小為B.球內(nèi)部的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)C.x1、x2兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同D.假設(shè)將試探電荷沿x軸移動(dòng),則從x1移到R處和從R移到x2處電場(chǎng)力做功相同【解析】選A。計(jì)算x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),可把帶電球體等效為位于原點(diǎn)的點(diǎn)電荷,則有x2處場(chǎng)強(qiáng)大小為E=k,故A正確;由乙圖E-x圖象可知,球內(nèi)部由O到球表面區(qū)間電場(chǎng)強(qiáng)度均勻增大,所以內(nèi)部電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng),故B錯(cuò)誤;x軸上O點(diǎn)右側(cè)的電場(chǎng)方向始終是向右的,沿著電場(chǎng)的方向電勢(shì)逐漸減小,可知,故C錯(cuò)誤;E-x圖象與x軸所圍面積表示電勢(shì)差,由乙圖可知兩處面積不相等,所以x1處與球表面、球表面與x2處的電勢(shì)差不同,則將試探電荷沿x軸從x1移到R處和從R移到x2處電場(chǎng)力做功不相同,故D錯(cuò)誤。7.(2016海南高考)如圖,一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn),兩虛線圓均以O(shè)為圓心,兩實(shí)線分別為帶電粒子M和N先后在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡,a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點(diǎn)。不計(jì)重力。下列說法正確的是()A.M帶負(fù)電荷,N帶正電荷B.M在b點(diǎn)的動(dòng)能小于它在a點(diǎn)的動(dòng)能C.N在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能D.N在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中克服電場(chǎng)力做功【解析】選A、B、C。由圖中帶電粒子M和N先后在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡可知,粒子M受到引力作用所以帶負(fù)電,粒子N受到斥力作用所以帶正電,選項(xiàng)A正確;由于a點(diǎn)比b點(diǎn)更靠近帶正電的點(diǎn)電荷,所以粒子M由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中粒子要克服電場(chǎng)力做功,動(dòng)能減小,選項(xiàng)B正確;d點(diǎn)和e點(diǎn)在同一個(gè)等勢(shì)面上,所以N在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能,選項(xiàng)C正確;粒子N帶正電,從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做正功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.(2018臨汾模擬)圖中K、L、M為靜電場(chǎng)中的3個(gè)相距很近的等勢(shì)面(K、M之間無電荷)。一帶電粒子射入此靜電場(chǎng)后,依abcde軌跡運(yùn)動(dòng)。已知電勢(shì)KLM,ULK=UML,且粒子在ab段做減速運(yùn)動(dòng)。下列說法中正確的是(不計(jì)重力)()A.粒子帶正電B.粒子在a點(diǎn)的加速度小于在c點(diǎn)的加速度C.粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能大于在e點(diǎn)的動(dòng)能D.粒子在c點(diǎn)的電勢(shì)能大于在d點(diǎn)的電勢(shì)能【解析】選A、B、D。由于KL0),同時(shí)加一勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)方向與OAB所在平面平行?，F(xiàn)從O點(diǎn)以同樣的初動(dòng)能沿某一方向拋出此帶電小球,該小球通過了A點(diǎn),到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能是初動(dòng)能的3倍;若該小球從O點(diǎn)以同樣的初動(dòng)能沿另一方向拋出,恰好通過B點(diǎn),且到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為初動(dòng)能的6倍。重力加速度大小為g。求:(1)無電場(chǎng)時(shí),小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與初動(dòng)能的比值。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。【解析】(1)設(shè)小球的初速度為v0,初動(dòng)能為Ek0,從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間為t,令OA=d,則OB=d,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有dsin60=v0tdcos60=gt2又有Ek0=m由式得Ek0=mgd設(shè)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為EkA,則EkA=Ek0+mgd由式得=(2)加電場(chǎng)后,小球從O點(diǎn)到A點(diǎn)和B點(diǎn),高度分別降低了和,設(shè)電勢(shì)能分別減小EpA和EpB,由能量守恒及式得EpA=3Ek0-Ek0-mgd=Ek0EpB=6Ek0-Ek0-mgd=Ek0在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿任一直線,電勢(shì)的降落是均勻的。設(shè)直線OB上的M點(diǎn)與A點(diǎn)等電勢(shì),M與O點(diǎn)的距離為x,如圖,則有=解得x=d。MA為等勢(shì)線,電場(chǎng)必與其垂線OC方向平行。設(shè)電場(chǎng)方向與豎直向下的方向的夾角為,由幾何關(guān)系可得=30即電場(chǎng)方向與豎直向下的方向的夾角為30。設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E,有qEdcos30=EpA由式得E=答案:(1)(2),方向與豎直向下的方向的夾角為30